Устройство для использования энергии волн Советский патент 1993 года по МПК F03B13/12 

&

Использование: преобразование энергии волн в электрическую энергию. Сущность изобретения: на плавучем корпусе установлены два электрогенератора, кине- .матически связанные с зубчатым колесом, закрепленным на горизонтальной оси, связанной с погруженным под уровень воды инерционным грузом посредством двух вертикальных боковых штанг, при этом кинематическая связь осуществлена при помощи вертикальных реек с зубчатой нарезкой в верхней части, шестерен и храповых механизмов с шатунами, соединенными с рейками, причем храповые механизмы установлены на валах повышающих редукторов, каждый из которых соединен с электрогенератором посредством маховика. Кроме маховиков для .стабилизации напряжения электрического тока установлен центробежный регулятор с замкнутой гидросистемой с баком, насосом, гидроцилиндрами и регулирующим клапаном с заслонкой, связанной с центробежным регулятором, последний и насос кинематически соединены с одним из повышающих редукторов. 3 ил.

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к волновым энергетическим установкам. Целью изобретения является повышение надежности работы за счет стабилизации частоты вращения вала генератора электроэнергии.

На фиг. 1 изображена волновая энергетическая установка с устройством стабилизации, частоты вращения вала; на фиг. 2 - вид I-I на фиг. 1; на фиг. 3 - схема устройства, .. -;.

Устройство стабилизации частоты вращения вала генератора электроэнергии установки для использования энергии волн состоит из кинематически соединенных между собой ограничителей раскачки 1 инерционного груза относительно/ плавающего корпуса и гидроЦилиндров 2. Подпор- шневые пространства гидроцилиндров

гидравлически соединены с замкнутой гидросистемой, в контуре которой последовательно с гидррцилиндрами находится поворотно-регулирующая заслонка 3, бак рабочей жидкости 4, погружной насос 5. Поворотно-регулирующая заслонка кинематически соединена с подвижной муфтой центробежного регулятора 6. Центробежный регулятор, в свою очередь, так же как и погружной насос, кинематически соединены с валом редуктора.

Работать устройство будет следующим образом. При Очень малых волнах, еще недостаточных для обеспечения тягой первой ступени загрузки генератора электроэнергии, осуществляется раскрутка повыситель- ных редукторов и генератора на холостом ходу. т.е. без нагрузки. Подвижная муфта центробежного регулятора находится в

со

N

СЛ ON

нижнем положении, поворотно-регулирую- щая заслонка 3 полностью открыта. Насос 5 из-за отсутствия существенного гидравлического сопротивления в контуре гидросистем не может создать избыточного давления в подпоршневых пространствах гидроци- лйндров 2 и ограничители раскачки 1 свободно лежат на палубе плавающего корпуса.

При росте величины волн частота вращения вала растет.и достигает расчетной величины. При этом подвижная муфта центробежного регулятора 6 из нижнего положения уходит в среднее положение переводя поворотно-регулирующую заслонку 3 в частично закрытое положение. В гидросистеме и гюдпоршневых пространствах гидроцилин- дрой возникает избыточное давление, но его пока еще недостаточно для подъема ограничителей раскачки 1.

По мере роста величины волн формиру- ется завышение частоты вращения вала выше расчетной. При этом подвижная муфта центробежного регулятора 6 уходит в верхнее положение -и переводит поворотно-регулирующую заслонку 3 в полностью закрытое положение. Возросшим давлением гидроцилиндры 2 поднимают над палубой ограничители раскачки Т. Подъем ведется до тех пор, пока частота вращения вала не вернется к расчетной. В это время включается первая ступень загрузки генератора электроэнергии. Нагрузкой тормозится процесс раскачки инерционного груза относительно плавающего корпуса и происходит падение частоты вращения вала.

Подвижная муфта центробежного регулятора 6 опускается в нижнее положение и переводит поворотно-регулирующую заслонку 3 в полностью открытое положение. Давление в гидросистеме исчезнет и огра- ничители раскачка 1 собственным весом опускаются на палубу предоставляя возможность инерционному грузу увеличить амплитуду колебания относительно плавающего корпуса. Частота вращения вала возвра- щается к расчетной величине и продолжается работа на первой ступени загрузки генератора электроэнергии. .

При дальнейшем росте величины волн формируется новое завышение частоты вра- щёния вала генератора электроэнергии. Подвижная муфта цейтробежяого регулятора б из нижнего положения снова перемещается вверх и закрывает гю&оротно-рёгулирую- щую заслонку 3. Снова возрастает Давление в подпоршнеоы хпростраистеах гидроцилиндров 2 и ограничители, раскачки 1 снова поднимаются над палубой, ограничивая амплитуду раскачки инерционного груза до возвращения частоты врйщейия вала к расчетной ее величине. В это время включается вторая ступень загрузки генератора электроэнергии. Снова нагрузкой тормозится процесс раскачки инерционного груза относительно плавающего корпуса и происходит падение частоты вращения вала генератора электроэнергии.

Подвижная муфта центробежного регулятора 6 снова уходит в нижнее положение полностью открывая поворотно-регулирующую заслонку 3. Давление в подпоршневых пространствах гидроцилиндров 2 снова падает и ограничители раскачки 1 снова опускаются на палубу предоставляя возможность инерционному грузу увеличить амплитуду раскачки относительно плавающего корпуса и увеличить частоту вращения вала генератора электроэнергии до расчетной величины. Продолжается работа на второй ступени загрузки генератора до тех пор, пока из-за нового увеличения величины волн не сформируется новое завышение частоты вращения вала и не будет сделан новый переход на очередную ступень загрузки генератора электроэнергии.

При шторме энергоустановка работает на самой высокой ступени загрузки генератора электроэнергии с ограниченной амплитудой раскачки инерционного груза относительно плавающего корпуса. Штормовые перегрузки механизмами энергоустановки не воспринимаются так как в это время вся энергоустановка колеблется на штормовых волнах.

При уменьшении величины волн работа устройства пойдет в обратной последовательности. Например, при работающей третьей ступени загрузки генератора высота волн стала недостаточной для обеспечения тяги вала генератора электроэнергии и происходит падение частоты вращения вала ниже расчетной. В этом случае третья ступень загрузки генератора отключается и остается в работе вторая ступень.

Из-за снижения нагрузки возрастает частота вращения вала и если частота вращений вала стала выше расчетной подвижная муфта центробежного регулятора 6 снова переместится в верхнее положение, пово- ротно-регулирующая заслонка 3 будет переведена в закрытое положение и возросшим давлением в подпоршневых пространствах .гйдроцилиндры - 2 поднимут над палубой ограничители раскачки 1 до тех пор, пока частота .вращения вала не вернется к расчетной. . . . ; . Формула изобретения Устройство для использования энергии волн, содержащее плавучий корпус с расположенными в нем двумя электрогенераторами с маховиками и двумя повышающими редукторами, соединенную с корпусом горизонтальную ось с зубчатым колесом, кинематически связанную с редукторами, погруженный под уровень воды инерционный груз, соединенный с осью при помощи двух вертикальных штанг, расположенных снаружи торцов корпуса, две вертикальные рейки с зубчатой нарезкой в верхней части, установленные по обе стороны от зубчатого колеса, две шестерни, размещенные между колесом и рейками с возможностью взаимодействия с ними, и два храповых механизма с шатунами, при этом шатуны соединены с нижней частью реек, а храповые механизмы установлены на валах редукторов, каждый из которых соединен с маховиком электро-А-А

фи&1

генератора, горизонтальная ось расположена над верхней частью корпуса и имеет два наклонных П-образных ограничителя поворота, а инерционный груз выполнен в виде цилиндрического тела, отличающееся тем, что, с целью стабилизации напряжения электрического тока, устройство снабжено центробежным регулятором и замкнутой гидросистемой е баком, насосом, гидроцй- линдрами и регулирующим клапаном с заслонкой, связанной с центробежным регулятором, последний и насос кинематически соединены с одним из повышающих редукторов, а штоки гидроЦилиндров попарно и шарнирно прикреплены к П-образным ограничителям, при этом гидроцилиндры и ограничители шарнирно закреплены на плавучем корпусе.

волШ