ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2182256
ПРИБОЙНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА
Имя изобретателя: Белый Д.М.
Имя патентообладателя: Ульяновский государственный технический университет
Адрес для переписки: 432027, г.Ульяновск, ул. Северный Венец, 32, УлГТУ, проректору по НИР
Дата начала действия патента: 2000.09.29
Изобретение предназначено для
использования в гидроэнергетике, в
частности в прибойных энергетических
установках. Установка содержит две пары
установленных на дне опор, закрепленный на
них с возможностью вращения горизонтальный
вал отбора мощности, кинематически
соединенный с электрогенератором, а также
расположенный под валом на поверхности
воды плоский поплавок, прикрепленный
нижней центральной частью с помощью
гибкого элемента ко дну, на верхней
центральной части поплавка установлена
вертикальная стойка, верхний свободный
конец которой выполнен в форме U-образной
вилки, свободно охватывающей вал отбора
мощности, причем на внутреннюю поверхность
U-образной вилки нанесен слой резины, а на
цилиндрической поверхности стального вала
в месте контакта его с вилкой выполнена
накатка. Конструкция обеспечивает
непрерывно работу установки при
периодическом изменении направления
прибойных волн.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к
гидроэнергетике и может быть использовано,
в частности, в прибойных энергетических
установках.
Известны конструкции прибойных
двигателей, включающие радиальные стержни
и закрепленные на них лопасти, при этом
лопасти либо выполнены откидывающимися /см.
Щапов Н. М. Турбинное оборудование
гидростанций. М - Л.: ГЭИ, 1955, с. 225/, либо
лопасти закреплены на стержнях неподвижно,
имеют форму клина и снабжены со стороны его
основания углублениями /см. а.с. СССР 1105683, кл.
F 03 В 13/12, 1984/.
Однако данные конструкции характеризуются
значительной сложностью, большими
габаритами и ограниченной областью
применения.
Известна также волновая энергетическая
установка, содержащая частично заполненный
жидкостью плавучий корпус, расположенный в
нем плоский поплавок, центральная часть
которого и края соединены гибкими
элементами соответственно с дном и верхней
частью корпуса, а также валом отбора
мощности электрогенератора /см. а.с. СССР
1260557, кл. F 03 В 13/12, 1986/.
Недостатками известного устройства
являются сложность конструкции,
сравнительно низкий КПД, предельно
ограниченная область применения, а главное
- нестабильность передачи вращающего
момента от поплавка на вал отбора мощности
через гибкие элементы при нестационарных
волновых возмущениях.
Наиболее близким устройством того же
назначения к заявленному изобретению по
совокупности признаков является волновая
энергетическая установка, содержащая опору,
расположенный на ней электрогенератор и
подсоединенный к последнему вал с
консольно закрепленными на нем и
смещенными друг относительно друга в
окружном направлении поплавками, центры
симметрии которых расположены в одной,
перпендикулярной валу плоскости /см. а.с.
СССР 1208298, кл. F 03 В 13/14, 1986/ и принятая за
прототип.
К причинам, препятствующим достижению
указанного ниже технического результата
при использовании известного устройства,
принятого за прототип, относятся
значительная сложность и габариты
устройства, невозможность его
использования в случае периодического
изменения направления движения волн,
характерном для прибойных энергетических
установок, то есть ограниченная область
применения известного устройства.
Сущность изобретения заключается в
создании конструкции прибойной
энергетической установки, обеспечивающей
непрерывное интенсивное вращение вала
отбора мощности электрогенератора при
периодическом изменении направления
прибоя /накате - откате/ за счет
формирования в различные периоды
возмущающих воздействий действующих на вал
однонаправленных тяговых моментов сил
трения скольжения.
Технический результат - упрощение
конструкции, уменьшение габаритов и
расширение функциональных возможностей
устройства.
Указанный технический результат при
осуществлении изобретения достигается тем,
что в известной прибойной энергетической
установке, содержащей две пары
установленных на дне опор, закрепленный на
них с возможностью вращения горизонтальный
вал отбора мощности, кинематически
соединенный с электрогенератором, а также
расположенный под валом на поверхности
воды плоский поплавок, прикрепленный
нижней центральной частью с помощью
гибкого элемента ко дну, особенность
заключается в том, что на верхней
центральной части поплавка установлена
вертикальная стойка, верхний свободный
конец которой выполнен в форме U-образной
вилки, свободно охватывающей вал отбора
мощности, причем взаимно контактирующие
поверхности вала и вилки выполнены из
материалов с большим коэффициентом трения
скольжения друг по другу.
 |
 |
 |
| |
 |
Сущность изобретения поясняется чертежами,
где на фиг.1 схематично изображена
прибойная энергетическая установка, общий
вид; на фиг.2 - вид слева на фиг.1; на фиг.3 -
сечение по А - А на фиг.1 при накате прибоя /со
стороны моря/; на фиг. 4 - сечение по А - А на
фиг.1 при откате прибоя /со стороны берега/.
Устройство содержит две пары установленных
на дне 1 вблизи берега 2 опор 3,
ориентированных в каждой паре под углом
друг к другу, закрепленный на опорах 3 с
возможностью вращения горизонтальный вал
отбора мощности 4, кинематически
соединенный с помощью зубчатых колес 5 с
электрогенератором 6, также закрепленным на
опорах 3, расположенный под валом 4 и
установленный на поверхности воды плоский
поплавок 7, прикрепленный нижней
центральной частью с помощью гибкого
элемента 8 /троса/ ко дну 1. При этом на
верхней центральной части поплавка 7
установлена вертикальная стойка 9
прямоугольного поперечного сечения,
верхний свободный конец которой выполнен в
форме U-образной вилки, свободно
охватывающей вал отбора мощности 4, причем
взаимно контактирующие поверхности вала 4 и
вилки выполнены из материалов с большим
коэффициентом трения скольжения друг по
другу. В конкретном случае на внутреннюю
поверхность U-образной вилки нанесен слой 10
резины, а на цилиндрической поверхности
стального вала 4 в месте его контакта с
вилкой 10 выполнена специальная накатка 11,
что увеличивает коэффициент трения
скольжения стали по резине до величины
трения скольжения материалов чугун-резина,
равный 0,7 ё
0,8.
|
Работа устройства осуществляется
следующим образом
При накате прибоя /от моря к берегу/
поплавок 7 /см. фиг.3/ вместе со стойкой 9
смещается в сторону берега 2. Одновременно
уровень воды у берега 2 поднимается и
поплавок 7 со стойкой 9 движется вверх. При
этом внутренняя U-образная поверхность
вилки 10 своей левой на фиг.3 частью
прижимается к валу 4, и одновременно стойка 9
движется вверх, в результате чего за счет
возникающего вращающего момента сил трения
скольжения вал 4 вращается по часовой
стрелке. При откате прибоя /от берега к морю/
(см. фиг.4) поплавок 7 движется вниз и влево, U-образная
вилка 10 прижимается к валу 4 своей правой
частью, и за счет движения стойки 9 с
поплавком вниз валу 4 опять навязывается
вращение по часовой стрелке. В результате
периодический накат - откат прибоя вызывает
непрерывное интенсивное однонаправленное
вращение вала 4 отбора мощности, который
приводит в действие электрогенератор 6.
Очевидно, что предлагаемая конструкция
предельно проста, компактна, обеспечивает
значительную эффективность и стабильность
преобразования энергии прибоя в
электрическую энергию, имеет широкие
функциональные возможности. Ее
работоспособность практически не зависит
от наличия различных посторонних
возмущений, наличия или отсутствия ветра,
волнения на море. Конструкция практически
не критична к погрешностям изготовления,
сборки, то есть не теряет работоспособности
при наклонах и перекосах поплавка,
отклонения от вертикального положения
стойки с вилкой и тому подобное.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Прибойная энергетическая
установка, содержащая две пары
установленных на дне опор, закрепленный
на них с возможностью вращения
горизонтальный вал отбора мощности,
кинематически соединенный с
электрогенератором, и поплавок,
отличающаяся тем, что поплавок выполнен
плоским и расположен под валом на
поверхности воды, при этом своей нижней
центральной частью поплавок с помощью
гибкого элемента прикреплен ко дну, а на
его верхней центральной части
установлена вертикальная стойка, верхний
свободный конец которой выполнен в форме
U-образной вилки, свободно охватывающей
вал отбора мощности, причем на внутреннюю
поверхность U-образной вилки нанесен слой
резины, а на цилиндрической поверхности
стального вала в месте его контакта с
вилкой выполнена накатка.
Версия для печати
Дата публикации 02.04.2007гг
вверх
|
