Установка В.М.Зюбина для использования энергии гидравлического потока Советский патент 1993 года по МПК F03B17/06 

Изобретение относится к гидроэнергетике и может быть использовано в установках,использующих энергию гидравлического потока.

Известна установка для использования энергии гидравлического потока, содержащая плавучий корпус, соединенный с береговой опорой .при помощи тросового механизма ориентации, установленный на корпусе горизонтальный вал. кинематически связанный с преобразователем энергии и расположённые по обе стороны от корпуса лопастные колеса, частично погруженные в поток и имеющие устройства для ориентации лопастей перпендикулярно потоку.

Недостатком известной конструкции является низкая эффективность использования энергии потока, поскольку работа лопасти, расположенной плоскостью перпендикулярно к потоку, не достаточно эффективна.

Возникшая на лопасть сила обусловлена лишь напором потока.

С другой стороны, наличие лопастных колес сборной конструкции, состоящих из двух дисков с консольными горизонтальными пальцами, шарнирно соединенными с . лопастями, приспособлением для вращения одного из дисков и большим количеством лопастей с устройством для их ориентации, усложняет конструкцию, увеличивает ее удельную металлоемкость.Цель изобретения - упрощение конструкции установки и повышение ее КПД.

Поставленная цель достигается тем, что в установке для использования гидравлического потока, содержащей корпус, установленный на нем горизонтальный вал, один конец которого кинематически связан с преобразователем энергии, и погруженную в поток лопасть, вал установлен вдоль потока, сама установка снабжена: полой втулкой, прикрепленной к другому концу вала перпендикулярно его оси; двуплечим Г-образ- ным рычагом, первое плечо которого снабжено штырем и установлено с возможностью поворота в полости втулки, а второе имеет концевой противовес; концевыми ограничителями, размещенными по разные стороны от вала и подвижным упором для взаимодействия со штырем и ограничителями, а лопасть прикреплена к первому плечу рычага параллельно его второму плечу и смещена относительно оси поворота в противоположную сторону от последнего.

С целью расширения функциональных возможностей, путем обеспечения регулирования мощности, установка снабжена направляющей, установленной на корпусе перпендикулярно валу с возможностью перемещения вдоль его оси, а концевые ограничители закреплены на направляющей.

Для использования приливно-отливных течений первое плечо рычага снабжено дополнительным штырем, размещенным оп- позитно основному относительно оси поворота плеча.

На фиг.1 изображена установка, вид сбоку; на фиг,2 - то же, вид сзади; на фиг.З

- положение лопасти противовеса, штыря и подвижного упора в диапазоне качания лопасти, изображенной на фиг.2; на фиг.4 - устройство поворота лопасти относительно потока; на фиг.5 - сечение А-А на фиг.4; на

фмг.6 - установка с дополнительными лопастями, вид сзади; на фиг.7 - узел, вид сверху фиг.4; на фиг.8 - сечение Б-Б на фиг.7; на фиг.9 - положение лопасти, противовеса, штыря, подвижного упора в среднем положеиии лопасти; на фиг. 10 - схема сил, действующих на лопасть в ее крайнем положении.

Установка для использования энергии гидравлического потока содержит корпус 1,

соединенный с береговой опорой тросом 2, установленный на корпусе вдоль потока горизонтальный вал 3, кинематически, например, через кривошипно-шатунный механизм 4, связанный с преобразователем

энергии 5 и, погруженную в поток лопасть 6; выполненную в виде крыла, жестко закрепленного на одном конце двуплечегоТ-образного рычага 7, который установлен во . втулке 8, закрепленной перпендикулярно к

свободному концу горизонтального вала 3 Второе плечо рычага изогнуто в сторону от лобовой части лопасти и имеет противовес

9. Первое плечо рычага снабжено штырем

10. ось которого расположена в плоскости, проходящей через хорду лопасти и центр тяжести противовеса (фиг.9). Штырь 10 входит в соприкосновение с подвижным упором 11, выполненным, например, в виде подпружиненного пружиной 12 коромысла 13 и установленным на оси в кронштейнах, жестко закрепленных на полой втулке 8 (фиг.4). На другом конце коромысла установлен ролик 14, поочередно взаимодействующий, в крайних положениях лопасти, с концевыми ограничителями 15, 16 (фиг.2, 7, 8), расположенными на корпусе и размещенными по разные стороны от вала 3.

Для регулирования мощности концевые ограничители 15, 16 закреплены на направляющей 18, установленной на корпусе перпендикулярно валу с возможностью перемещения вдоль его оси. Фиксируется направляющая винтом 17 и упирается в ролик 14.

Для использования энергии приливов и отливов первое плечо рычага снабжено дополнительным штырем 19, размещенным Ьппозитно штырю 10 относительно оси поворота плеча (фиг.5).

Для увеличения мощности установка Снабжена дополнительными лопастями 20, установленными на горизонтальных осях 21, расположенных с двух сторон от вала 3 И кинематически соединенных между собой, например, 1иатунно-кривошипным механизмом 22.

На плавучем корпусе 1 установлены так- i:e стабилизирующие плавники 23, располо- |;енные в гидравлическом потоке (фиг.6). Установка для использования энергии гидравлического потока работает следую- UJJHM образом.

Гидравлический поток, воздействуя на лрпаеть 6, поворачивает ее сначала вокруг о;си рычага 7 до упора штыря 10 в упор 11 к оромысла 13. Таким образом л опасть уста- цавливается под углом а к потоку (фиг.З и

5). Затем лопасть 6 с рычагом 7 за счет втулки 8 начинает поворачиваться на валуЗ до тех пор, пока ролик 14 не набежит на фнцевой ограничитель 15. При-этом коро- м|ысло 13 повернется на оси кронштейна и упор 11 выйдет из соприкосновения со штырем 10. В результате лопасть 6 устанавливается сначала потоком во флюгерное

положение, так как она на рычаге 7 закреплена асимметрично, а затем под действием срставляющей силы Р веса Q противовеса 9 лрпаеть повернется в полой втулке 8 на противоположный угол а. (фиг.З, 10). При этом дрлжно выполниться условие.

Qsin / h cos COM, .где М - момент относительно рычага 7 от действия гидравлического потока;

/3-угол поворота рычага 7 вокруг горизонтальной оси 3;

Q - сила веса противовеса 9;

h - плечо от оси рычага 7 до центра тяжести противовеса 9;

а-угол атаки лопасти.

Другими словами, когда ролик 14 сой- дет с упора 15, коромысло 13 под действием пружины 12 вернется в исходное положение. При дальнейшем перемещении, когда сила на лопасть 6 превысит силу веса и силу инерции противовеса 9, лопасть повернется нЈ оси рычага 7 и будет поворачиваться на валу 3 до тех пор, пока ролик 14 не набежит на противоположный концевой ограничитель 16.

При повороте лопасти на противоположный угол на ней возникает подъемная сила, под действием которой лопасть начинает поворачиваться в противоположную сторону.

При этом ролик 14 сойдет с концевого ограничителя 16. штырь 10 войдет в соприкосчовение с упором 11 с другой его стороны (см. фиг.З), таким образом, угол атаки лопасти зафиксируется.

При дальнейшем повороте лопасти 6 вокруг оси горизонтального вала составля0 ющая сила Р веса уменьшится. В вертикальном положении она равна 0, а затем ее направление изменяется на противоположное и она начинает увеличиваться. В крайнем положении лопасти составляющая сила

5 веса противовеса Р-максимальна. Под действием этой силы лопасть снова поворачивается на противоположный угол.

Таким образом осуществляется колебательное движение лопасти, которое с по0 мощью кривошипно-шатунного механизма 4 преобразуется.во вращательное движение вала преобразователя 5.

Регулирование мощности осуществляется перемещением направляющей 18

5 вдоль валаЗ. При перемещении направляю- щей влево она воздействует на ролик 14 .коромысла 13, при этом угол атаки лопасти уменьшается, снижается вырабатываемая установкой мощность.

0 . При выходе упора 11 из зацепления со штырем 10, т.е. в тот момент, когда лопасть будет во флюгерном положении, установка .- остановится.

Для запуска установки необходимо пе5 ремещат.ь направляющую 18 вправо до момента соприкосновения упора 11 со штырем 10.

При таком перемещении направляющей угол а атаки лопасти будет узеличи0 ваться, увеличится и мощность установки.

В установках, использующих энергию гидравлического потока приливов и отли- BOJ, при изменении направления потока на 180° повернется и лопасть б вокруг оси ры5 чага 7 на 180°, При этом в соприкосновение

с упором 11 войдет штырь 19. Установка

будет работать аналогично выше описанному.

Дополнительные лопасти 20 позволяют

увеличить мощность установки за счет уве0 личения площади поперечного сечения потока. Плавники 23 позволяют предотвратить раскачивание плавучего корпуса 1,

Установка обладает повышенной эффективностью использования энергии пото5 ка за счет более высокого гидродинамического качества крыла, установленного под оптимальным углом атаки к потоку. Конструктивно проста, одновременно имеет устройство для регулирования мощности.

Формула изобретения

1. Установка для использования энергии гидравлического потока, содержащая корпус, установленный на нем горизонтальный вал, один конец которого кинематически связан с преобразователем энергии, и погруженную в поток лопасть, от л и ч а ю- щ а я с я тем, что вал установлен вдоль потока, установка снабжена полой втулкой, прикрепленной к другому концу вала перпендикулярно его оси, двуплечим Г-образ- ным рычагом; первое плечо которого снабжено штырем и установлено с возможностью поворота в полости втулки, а второе имеет концевой противовес, концевыми ограничителями, размещенными по разные

стороны от вала, .и подвижным упором для взаимодействия со штырем и ограничителями, а лопасть прикреплена к первому плечу рычага параллельно его второму плечу и смещена относительно оси поворота в противоположную сторону от последнего.

2. Установка по п. 1, от л и ч а ю щ а я с я тем, что онэ снабжена направляющей, установленной на корпусе перпендикулярно валу с возможностью перемещения вдоль оси последнего, а ограничители закреплены на направляющей.

3. Установка пр п. 1, о тли ч а ющ а я с я тем, что первое плечо рычага снабжено дополнительным штырем, размещенным оп- позйтно основному относительно оси поворота плеча..

Изобретение относится к гйдроэнерге- ти(|е. Корпус 1 соединен тросом 2 с берего- B0f| опорой. Вал 3 установлен в корпусе 1 : гор изонтальнЬ вдоль потока и кинематически связан с преобразователем энергии 5. Кинематическая связь валаЗ с преобразователем 5 может быть в.ыполнена в виде кри- вЬфипно-шатунного механизма 4. Лопасть 6 выполнена крыловиднрй, погружена в по- ток;и прикреплена к одному из кбнцов дву- плфего рычага 7. Последний установлен вр - ; : . - -. - .-. ;:-:.: 9 втулке 8. На втором конце рычага 7 установлен противовес 9.1Бтырь 10 взаимодействует с подвижным упором 11. Последний может быть выполнен в. виде коромысла 13 с пружиной, 12. Ролик 14 установлен на коромысле 13. Концевые ограничители 15 и 16 установлены на корпусе 1 по разные сторо- гыотвалаЗ. Направляющая 18 фиксируется при помощи винта 17. Дополнительный .штырь 19 размещен оппозитно штырю 10. Дополнительные лопасти 20 установлены на горизонтальных осях 21 и кинематически связаны между собой,. Кинематическая, связь лопастей 20 может быть выполнена в виде кривошипнО Шатунного механизма 22. Плавники 23 установлены на корпусе 1. Такое выполнение установки позволит упростить ее конструкцию, повысить КПД и расширить функциональные возможности путём обеспечения регулирования мощности и возможности непрерывной работы при использовании приливно-отливных течений. 2 з.п. ф-лы, 10 ил. со G

//,

vj||:;

# / -# А

/ /