ВОЛНОВЕТРОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1995 года по МПК F03B13/16 F03D3/02 

Изобретение относится к энергетике, в частности к волновым, а также к ветровым установкам.

Известна волновая установка, которая содержит над уровнем моря платформу с установленными на ней и связанными между собой мультипликатором и электрогенератором, пустотелый понтон с балластом и наружными ребрами в нижней части и вертикальную стержневую опору, верхний конец которой кинематически связан с верхним валом мультиплексора, а нижний с понтоном.

Недостатком данной установки является малый КПД, так как используется лишь поверхностная сила волны при движении понтона по вертикальной стержневой опоре, не используется глубинная, наклонная сила волны, а также сила ветра на поверхности моря.

Задача изобретения повышение КПД установки.

На фиг. 1 изображена волновая установка; на фиг.2 конструкция ребер понтона; на фиг.3 конструкция осей горизонтальных штанг и осей элементов; на фиг. 4 крановый механизм для поднятия стержневых опор; на фиг.5 ветровая установка.

Установка содержит над уровнем моря подвижную платформу 1, изменяющую свое положение под воздействием волн или ветра, установлены на ней и связаны между собой мультипликатор 2 и электрогенератор 3, пустотелый понтон с балластом 4 и наружными ребрами 5 в нижней части, вертикальные стержневые опоры 6, предназначенные для использования силы волны, верхний конец которых кинематически связан с входным валом мультипликатора 2, а нижний с понтоном, кроме того, стержневые опоры 6 могут поднимать из воды и закреплять неподвижно вертикально или горизонтально на платформе 1. Кроме того, установка содержит дополнительный понтон 7 и неподвижную вертикальную сваю 8, при этом для поддержания устойчивого положения платформа 1 снабжена наклонными радиальными спицами 9, которые охватывают сваю 8 с возможностью перемещения, в центральной части платформы 1 имеется отверстие 10 для свободного размещения сваи 8, а в переднем торце вырезы 11 для поднятия на платформу вертикальной стержневой опоры 6, понтоны 4, 7 имеют центральное и два боковых отверстий 12, центральное предназначено для прохождения воды, а в двух боковых размещают вертикальные стержневые опоры 6, которые имеют зазоры 13 и соединены по паре внизу посредством горизонтальной балки 14. Ребра 5 (фиг.2) предназначены для использования глубинной силы волны, а также силы ветра, содержат горизонтальные штанги 15 и элементы 16, которые закреплены на подвижных осях 17, 18, что позволяет горизонтальные штанги 15 опускать или поднимать в зависимости от режима работы волновой или ветровой, при этом оси 17 элементов 16 имеют зацепы 20 (фиг.3), а оси 18 горизонтальных штанг 15 имеют выступы 19 и два отверстия 21 для замещения штырей 22 (фиг.3, позиция "а"). Кроме того, горизонтальные штанги 15 и элементы 16 расположены попарно друг над другом рядами и присоединены к понтонам 4, 7 при помощи вертикальных штанг 23 с разными отверстиями на поверхности, так для осей 18 горизонтальных штанг 15 с одной стороны поверхность имеет выемку 24 в одну четвертую круговой поверхности (фиг. 3, позиции "б"), а с другой стороны два отверстия 25 для размещения штырей 22 с головками (фиг.3, позиция "в"), каждый элемент 16 (фиг.2) состоит из четырех пластин 26, присоединенных к подвижной оси 17, при этом одну пластину 26 элементов 16 первого ряда устанавливают снаружи горизонтальных штанг 15, а второго внутри. Кроме того, нижние пластины имеют зазоры 27 по отношению последующих горизонтальных штанг 15, а самые нижние элементы 16 (фиг.1) присоединены при помощи дополнительного соединения 28 к вертикальной стержневой опоре 6 и имеют возможность свободно перемещаться совместно с понтонами 4, 7, при этом снизу к горизонтальным балкам 14 стержневой опоры 6 прикреплены вертикальные отрезки 29 с дополнительными пластинами 30, которые шарнирно соединены между собой и связаны посредством пружин 31, закрепленных на смежных пластинах 30, платформа 1 снабжена крановым механизмом 32 для поднятия стержневых опор 6, а также двумя стойками 33, 34 (фиг.5), стойка 33 содержит устройство 35 подключения к осям 18 горизонтальных штанг 15, которое состоит из устройства захвата головки штыря 22 и устройства 36 закрепления дополнительных пластин 30, а стойка 34 содержит устройство 37 подключения элементов 16 к валу электрогенератора 3, которое содержит вал 38 с внутренней зубчатой резьбой на конце и которое стыкуется с зацепами 20 оси 17 элементов 16 (фиг.3), вал 38 с внутренней зубчатой резьбой стойки 34 содержит шкив 39, который соединен валом электрогенератора 3. Все детали волновой установки, кроме понтонов 4, 7 и дополнительных пластин 30, используются в ветровой установке, но часть из них изменяет месторасположение по отношению друг к другу или подвижность, так если в волновой установке понтоны 4, 7, вертикальные стержневые опоры 6, ребра 5 были подвижны и являлись основным источником выработки электроэнергии, то в ветровой установке они закреплены неподвижно на платформе 1, в выработке электроэнергии принимают участие лишь пластины 26 элементов 16, закрепленных на подвижных осях 17.

Установка работает следующим образом.

Установка может работать в качестве волновой или ветровой в зависимости от состояния моря.

Работу волновой установки (фиг. 1) обеспечивает закрепление горизонтальных штанг 15 в вертикальном положении, препятствующих вращательному движению пластин 16, что делается путем перевода выступа 19 вверх, и закрепление его в верхнем отверстии 21 горизонтальной штанги 15 и отверстии 25 вертикальной штанги 23 штырем 22, а также качание понтонов 4, 7, их движение по стержневой опоре 6, от движения которых происходит движение вала мультипликатора 2, а через систему передач (на фиг.1 не приведена) приводит в движение вал электрогенератора 3. Пока понтон 4, 7 качаются, электрогенератор 3 постоянно вырабатывает электрический ток. На работу волновой установки оказывает влияние конструкция понтонов 4, 7 и элементов 16, а также изменяющаяся сила волны это наибольшая на поверхности и до начала ее затухания на глубине, а также при таком волнении моря установка будет работать, когда преобладает штиль. Конструкция более облегчена, подводная часть укорочена и содержит незначительное количество рядов ребер 5, пластины 30 отсутствуют, а если имеются, то сжаты и вся подводная часть установки представляет собой лишь дополнительный груз. Если на море преобладает волнение и глубина моря значительная, то увеличивается количество ребер 5 и дополнительных пластин 30, при этом понтоны 4, 7 двигаются по волне до горизонтальной балки 14, пластины 30 все раскрыты это максимум использования силы волны, кроме того одна из пластин 26 элементов 16 первого ряда закреплена снаружи горизонтальной штанги 15, а второго внутри, что значительно повышает сопротивляемость элементов 16 волне, открыв пластину 16 первого ряда при приливе, волна закрывает второй ряд, что задерживает движение волны, а при отливе, наоборот, и так поочередно. Амплитуда движения понтонов 4, 7 возрастает за счет движения их по стержневой опоре 6, а также растяжения пластин 30, когда волна преодолевает сопротивление пружин 31. Таким образом происходит поэтажное вступление в работу подводной части установки по мере возрастания силы волны вначале понтоны 4, 7, затем первый до "n" элементы, а далее пластины 30 раскрываются сверху вниз. КПД волновой установки возрастает за счет использования силы волны по вертикали, наклону и глубине.

Установка работает в качестве ветровой, когда эксплуатация волновой установки становится небезопасной или когда море замерзает. Стержневые опоры 6 крановый механизм 32 поднимает через вырезы 11 на платформу 1 (фиг.4) и закрепляют неподвижно (фиг.5). К ним подводятся две подвижные стойки 33, 34 с устройствами 35, 37, при этом стойка 33 содержит устройство 35 подключения к осям 18 горизонтальной штанги 15. Для образования просвета между горизонтальной штангой 15 и элементами 16, для беспрепятственного вращательного движения четырех пластин 26 под воздействием ветра, захватывающее устройство 35 одновременно вынимает штырь 22 из верхнего отверстия 21 оси 18 горизонтальной штанги 15 и верхнего отверстия 25 вертикальной штанги 23 и вставляет в нижнее, тем самым горизонтальная штанга 15 из вертикального положения переводится в горизонтальное, образуя зазор между верхней пластиной 26. Устройство 36 закрепляет неподвижно пластины 30, затем стойка 24 с устройством 37 присоединения элементов 16 к валу генератора 3, содержащая вал 38 с внутренней зубчатой резьбой на конце подводится к оси 17 элементов 16 с зацепами 20, Происходят стыковка и образование единого вала 38 с внутренней зубчатой резьбой, на котором установлен шкив 39, соединенный с валом электрогенератора 3. Происходит вращательное движение пластин 26 под воздействием ветра, превращая энергию ветра в электрическую, при этом чем сильнее, тем чаще вращение пластин 26. При оледенении или при приближении шторма стержневые опоры 6 опускаются на платформу 1.

КПД установки повышается за счет использования силы волны и ветра. Установка экологически чиста, сравнительно дешевая, может найти применение на нефтепромыслах в открытом море и для получения электроэнергии в прибрежной зоне.

Сущность изобретения: на установленной над уровнем воды платформе размещены связанные между собой мультипликатор и электрогенератор, пустотелый понтон с балластом и наружными ребрами в нижней части. Верхний конец вертикальной стержневой опоры кинематически связан с входным валом мультипликатора, нижний с понтоном. Платформа снабжена радиальными спицами, охватывающими сваю. Понтоны выполнены с центральным и двумя боковыми отверстиями. Стержни с зазором размещены в боковых отверстиях и соединены между собой попарно в нижней части горизонтальными балками. Ребра выполнены в виде отдельных горизонтальных штанг и элементов на подвижных осях, установленных с возможностью подъема и опускания. Элементы и горизонтальные штанги попарно расположены друг над другом рядами и прикреплены к понтонам вертикальными штангами с отверстиями. Каждый элемент выполнен из четырех пластин, присоединенных к оси. Самые нижние элементы связаны со стержнями опоры с возможностью перемещения совместно с понтонами. Платформа снабжена крановым механизмом для поднятия опор. 5 ил.

ВОЛНОВЕТРОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА, содержащая установленную над уровнем воды платформу с установленными на ней и связанными между собой мультипликатором и электрогенератором, пустотелый понтон с балластом и наружными ребрами в нижней части и вертикальную стержневую опору, верхний конец которой кинематически связан с входным валом мультипликатора, а нижний - с понтоном, отличающаяся тем, что установка снабжена дополнительным понтоном и неподвижной вертикальной сваей, платформа наклонными радиальными спицами, охватывающими сваю с возможностью перемещения, в центральной части платформы выполнено отверстие для свободного размещения сваи, а в переднем торце - вырезы, причем понтоны выполнены с центральными и двумя боковыми отверстиями, стержни опоры с зазором размещены в боковых отверстиях понтонов и соединены между собой попарно в нижней части посредством горизонтальных балок, ребра выполнены в виде отдельных горизонтальных штанг и элементов на подвижных осях, установленных с возможностью подъема и опускания, при этом оси горизонтальных штанг выполнены с выступом, а оси элементов с зацепами, кроме того, оси горизонтальных штанг выполнены с двумя отверстиями для размещения штырей, элементы и горизонтальные штанги попарно расположены друг над другом рядами и прикреплены к понтонам при помощи вертикальных штанг с отверстиями, причем отверстия для осей горизонтальных штанг с одной стороны выполнены с выемкой в одну четверть круговой поверхности, а в другой стороне поверхности вертикальной штанги выполнены отверстия для размещения штырей с головкой, каждый элемент выполнен из четырех пластин, присоединенных к оси, при этом одна из пластин элементов первого ряда установлена снаружи горизонтальных штанг, а второго ряда внутри, нижние пластины закреплены с зазором относительно последующих горизонтальных штанг, самые нижние элементы посредством дополнительного соединения связаны со стержнями опоры с возможностью пермещения совместно с понтонами, при этом снизу к горизонтальным балкам стержневой опоры прикреплены вертикальные отрезки с дополнительными пластинами, шарнирно соединенные между собой и связанные посредством пружин, закрепленных на смежных пластинах, кроме того, платформа снабжена крановым механизмом для поднятия стержневых опор и размещения их в упомянутых вырезах, двумя подвижными стойками, одна из которых содержит устройство подключения к осям горизонтальной штанги, состоящее из устройства захвата головки штыря и устройства закрепления дополнительных пластин, а другая стойка содержит устройство подключения элементов к валу электрогенератора, состоящего из вала с внутренней зубчатой резьбой в конце с возможностью стыковки с зацепами оси элементов и шкивом, установленным на валу стойки с внутренней зубчатой резьбой и соединенным с электрогенератором.