Гидравлический двигатель

 

Изобретение относится к гидроэнергетике. Гидродвигатель содержит два снаряда (С) с якорями. Один тягач (Т) первого С содержит центральный корпус (ЦК) и боковые корпуса (БК). Другой Т содержит ЦК и БК. Электросети С соединены при помощи кабеля, коммутатора и подключены к потребителю при помощи лент кабеля. Оба Т соединены с ведомыми механизмами (ВМ) при помощи лент (Л), наматываемых на барабаны (Б). Одни Л 17 закреплены на верхушках мачт и соединены с Б накопителей энергии (НЭ). Растяжки БК соединены с другими Л. Третьи Л соединяют БК с Б лебедок (ЛБ), установленных на поворотных платформах (ПП). По краям третьих Л установлены датчики (Д) бокового изгиба ленты. Передние и задние поперечные каркасы установлены на ЦК и имеют упоры (У). ЦК снабжены синхронизаторами НЭ установлен на ПП и снабжен Д. БК снабжены амортизаторами. На У размещены Д. НЭ содержит редуктор (Р) с муфтой одностороннего действия (МОД), гидронасос, гидроаккумулятор, распределитель, подключенный гидромагистралью к приводу ЛБ. НЭ снабжен грузом. У снабжены Д. ВМ содержит Д, НЭ, тормоз-фиксатор (ТФ), муфту сцепления (МС), Р, МОД, генератор. ВМ содержит ТФ, НЭ, МС, Р, МОД и электродвигатель. ЛБ содержат ТФ, НЭ, Д, МС, Р, МОД. МОД соединена с валом гидродвигателя, подключенного к гидромагистрали. ПП содержат фиксатор положения, датчик положения, поворотный Р, двигатель. Р выполнены с регулируемым коэффициентом редукции. Повышение КПД и надежности гидравлического двигателя осуществляется за счет регулирования положения БК и ЦК относительно течения воды и уменьшения ударных нагрузок при переключении хода Т. 6 ил.

Изобретение относится к гидроэнергетике и может быть использовано в гидравлических двигателях, преобразующих энергию потока воды и энергию волн.

Цель изобретения - повышение КПД и надежности гидравлического двигателя.

На фиг. 1 показан предлагаемый гидравлический двигатель, общий вид; на фиг. 2 - тягач, вид сверху; на фиг. 3 - снаряд и тягач, вид сбоку; на фиг. 4 - схема ведомого механизма снаряда; на фиг. 5 - схема лебедки; на фиг. 6 - поворотная платформа, вид сбоку.

Гидравлический двигатель содержит два снаряда 1 и 2, зафиксированных в потоке при помощи якорей 3 и 4. Тягач 5 снаряда 1 состоит из центрального корпуса 6 и боковых корпусов 7 и 8. Тягач 9 снаряда 2 состоит из центрального корпуса 10 и боковых корпусов 11 и 12. Электросети снарядов 1 и 2 соединены при помощи кабеля 13 и связаны с потребителем силовым кабелем 14. Тягачи 5 и 9 связаны с ведомыми механизмами 15 и дополнительными ведомыми механизмами 16 снарядов 1 и 2 соответственно при помощи лент 17 и 18, наматываемых на барабаны 19 и 20. Ленты 21 закреплены одним концом на верхушках мачт 22 и намотаны на барабаны 23 накопителей 24 энергии. Растяжки 25 боковых корпусов 7, 8 и 11, 12 соединены с вторым концом лент 18. Посредством лент 26 боковые корпуса 7, 8 и 11, 12 связаны с имеющими накопители энергии лебедками 27, на барабаны 28 которых намотаны ленты 26. Лебедки 27 установлены на поворотных платформах 29. По краям лент 26 имеются датчики 30 бокового изгиба ленты. Передние поперечные каркасы 31 установлены на центральных корпусах 6 и 10 и имеют упоры 32 для сдвинутого положения боковых корпусов 7, 8 и 11, 12, шарнирно соединенных с плечами задних поперечных каркасов 33, также установленных на центральных корпусах 6 и 10, и имеющих упоры 34 для раздвинутого положения боковых корпусов 7, 8 и 11, 12. На центральных корпусах 6 и 10 имеются также синхронизаторы 35 и 36 поворотного движения боковых корпусов и поворотная платформа 37 с накопителем 24 энергии и датчиком 38 бокового изгиба ленты. Боковые корпуса 7, 8 и 11, 12 имеют амортизаторы 39 и 40, расположенные в зоне контакта с упорами 32 и 34. На упорах 32 размещены датчики 41 контакта с боковыми корпусами. Накопитель 24 энергии, установленный на поворотной платформе 37 включает в себя редуктор 42 с муфтой одностороннего действия, ведущим валом которого является вал барабана 23, гидронасос 43, подключенный к выходному валу редуктора 42, гидроаккумулятор 44, распределитель 45, подключенный гидромагистралью 46 к приводу лебедок 27 на поворотных платформах 29. На валу барабана 23 установлен также весовой накопитель 24 энергии обратного сматывания ленты 21, имеющий подъемный груз 47. Упоры 34 снабжены датчиками 48 контакта с боковыми корпусами 7, 8 и 11, 12. Ведомый механизм 15 снарядов 1 и 2 содержит установленные на валу барабана 19 датчик 49 длины смотанной ленты, весовой накопитель 50 энергии обратного сматывания ленты, тормоз-фиксатор 51, муфту 52 сцепления, второй вал которой через редуктор 53 и муфту 54 одностороннего действия связан с маховиковым валом генератора 55. Дополнительный ведомый механизм 16 содержит установленные на валу барабана 20 тормоз-фиксатор 56, весовой накопитель 57 энергии обратного сматывания ленты, муфту 58 сцепления, второй вал которой через редуктор 59 и муфту 60 одностороннего действия связан с валом электродвигателя 61. Электросети снарядов 1 и 2 подключены к общему коммутатору 62. Лебедки 27 содержат установленные на валу барабана 28 тормоз-фиксатор 63, весовой накопитель 64 энергии обратного сматывания ленты, датчик 65 длины смотанной ленты, муфту 66 сцепления, второй вал которой через редуктор 67 и муфту 68 одностороннего действия связан с валом гидродвигателя 69, подключенного к гидромагистрали 46. Поворотные платформы 29 содержат фиксатор 70 положения, датчик 71 положения, поворотный редуктор 72 и двигатель 73. Редукторы 74 всех весовых накопителей энергии обратного сматывания лент выполнены с регулируемым коэффициентом редукции, изменяющимся в зависимости от длины смотанной части ленты. Датчики 30 и 38 снабжены боковыми роликами 75.

Гидравлический двигатель работает следующим образом.

Когда один из тягачей 5 и 9 с развернутыми боковыми корпусами 7, 8 или 11, 12 оттягивается течением, приводя в действие генератор 55 ведомого механизма 15, другой тягач со сдвинутыми боковыми корпусами 11, 12 или 7, 8 подтягивается возвратным электродвигателем 61 дополнительного ведомого механизма 16, получающего электроэнергию по согласующему кабелю 13 от генератора 55 другого снаряда. В следующем цикле ведомые механизмы тягачи 5 и 9 меняются функциями. В крайних позициях тягачей 5 и 9 производится разворот течением и лебедками 27 боковых корпусов 7, 8 и 11, 12. Для сглаживания пульсаций работы поочередно работающих генераторов 55 они могут быть выполнены с гидропреобразователям, имеющими сглаживающие гидроаккумуляторы. Запасание энергии на начальный разворот боковых корпусов 7, 8 и 11, 12 производится в гидравлическом накопителе энергии, установленном на поворотной платформе 37, закачивающем рабочую жидкость высокого давления в гидроаккумулятор 44 при удалении тягачей 5 и 9 от снарядов 1 и 2. Накопители 24 энергии приводятся в действие барабанами 23, раскручивающимися при сматывании с них ленты 21. Для меньшего износа лент 21 и 26 лебедки 27 и накопители 24 энергии установлены на поворотных платформах 29 и 37, поворачиваемых в соответствующую сторону при касании лентами 21 и 26 боковых роликов 75 датчиков 30 и 38 бокового изгиба ленты. Стабилизация силы натяжения лент 17, 18, 21 и 26 при их обратном сматывании опускающимися грузами 47 при различной длине их намотанной части осуществляется при помощи редукторов 74 с коэффициентом редукции, изменяемым в соответствии с показаниями датчика 65 длины смотанной ленты.

Ведомые механизмы 15 и 16 действуют следующим образом. Перед началом рабочего хода тягачей 5 и 9 производится цикл разведения в стороны боковых корпусов 7, 8 или 11, 12. При этом сначала отпускается муфта 58 сцепления с одновременным отключением двигателя 61 и включением лебедок 27, для чего в них включаются муфты 66 сцепления и запускаются гидродвигатели 69, в результате чего начинается наматывание ленты 26 на барабаны 28 лебедок 27. Благодаря этому производится гарантированный разворот в сторону боковых корпусов 7, 8 или 11, 12 в случае возможной непараллельности положения центрального корпуса 6 или 10 направлению потока. При этом в начале разворота центральный корпус 6 или 10 по инерции осуществляет ход против течения. С помощью показаний датчика 49 определяется момент изменения направления движения центрального коpпуса 6 или 10 и как только он, увлекаемый течением, начинает удаляться от снаряда 1 или 2 - включается тормоз-фиксатор 51, и данный центральный корпус удерживается на месте до разворота боковых корпусов в рабочую позицию. По показаниям датчиков 65 определяется критическое приближение боковых корпусов 7, 8 или 11, 12 к лебедкам 27. В этот момент отключается муфта 66 сцепления и отключается подача рабочей жидкости высокого давления на гидродвигатель 69 лебедок 70. Дальше боковые корпуса 7, 8 или 11, 12 разворачиваются только за счет течения. При приближении бокового корпуса к упору 34 в импульсном режиме включается тормоз-фиксатор 63, за счет чего обеспечивается мягкое торможение боковых корпусов перед упиранием их амортизаторами 39 в упор 34. После срабатывания обоих датчиков 48 упирания амортизаторов 39 в упор 34 или после срабатывания одного из них при показаниях датчиков 65, подтверждающих позицию, близкую к полному развороту в течение нормативного времени - производится отпуск тормоза-фиксатора 51 и включается муфта 52 сцепления при отпущенной муфте 58 сцепления и отпущенном тормозе-фиксаторе 56. Начинается работа генератора 55 за счет сматывания ленты 17 с раскручиваемого барабана 19. Постоянный натяг лент 17, 18 и 21 и растяжек 25 для исключения их провисания и касания водной поверхности осуществляется за счет применения весовых накопителей 24, 57 и 64 энергии обратного сматывания лент. В конце рабочего хода тягачей 5 и 9 в соответствии с показаниями датчика 49 производится включение тормоза-фиксатора 56, а в соответствии с показаниями датчиков 65 - импульсное торможение тормозами-фиксаторами 63. После срабатывания датчиков 41 упирания амортизаторов 40 в упоры 32 производится включение муфты 58 сцепления с последующим поэтапным переключением коэффициента редукции редуктора 59 до начального стартового коэффициента, затем включаются тормоза-фиксаторы 51 и 56, выполненные как и тормоз-фиксатор 63 по схеме сочетания механического тормоза-фиксатора вала барабана и гидравлически-демпферного тормоза-поглотителя энергии. После остановки тягача 1 или 2 со сложенными боковыми корпусами 7, 8 или 11, 12 отключается муфта 52 сцепления, включается двигатель 61 при установленном стартовом коэффициенте редукции редуктора 59, отпускаются тормоза-фиксаторы 51 и 56, в результате чего начинается возвратное движение тягача с поэтапным переключением коэффициента редукции редуктора 59, подтягиваемого по мере разгона тягача двигателем 61, режим работы которого управляется в соответствии с положением другого тягача гидравлического двигателя так, что подтягивание производится не позже конца рабочего хода на другой половине гидравлического двигателя. Если подтягивание произведено быстрее, то может быть осуществлена временная фиксация положения тягача в сложенном состоянии с помощью тормоза-фиксатора 56. В соответствии с рабочими тактами ведомых механизмов 15 и 16 снарядов 1 и 2 производится коммутация электросетей генератора 55 и электродвигателей 61 через общий коммутатор 62 таким образом, что можно использовать и энергию работающих по инерции генераторов 55 после отключения соответствующей муфты 52 сцепления.

Гидравлический двигатель содержит тягачи, выполненные по простейшей корпусно-поворотной схеме, что позволяет использовать в гидравлическом двигателе корпуса отработавших судов. Монолитность конструкции тягачей обеспечивает надежность и долговечность двигателя, его защищенность от проплывающих предметов.

Предлагаемый гидравлический двигатель может быть использован и в зимнее время за плотинными гидростанциями или за искусственными перемешивателями воды на участке незамерзающего русла реки. Гидравлический двигатель может быть также использован для преобразования энергии волн.

Формула изобретения

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий два снаряда, каждый из которых содержит якорь, ведомый механизм, выполненный в виде барабана с лентой, соединенного валом с весовым накопителем энергии, тормозом-фиксатором, датчиком длины ленты, муфтой сцепления, редуктором и муфтой одностороннего действия, и подсоединенный через последнюю к валу генератора дополнительный ведомый механизм, аналогичный основному, подсоединенный к валу электродвигателя, коммутатор, подключенный к электросетям генераторов и электродвигателей и силовому кабелю потребителя, два тягача, имеющих поворотные платформы с накопителями энергии, барабаны которых соединены лентами с мачтами снарядов, отличающийся тем, что с целью повышения КПД и надежности, каждый тягач выполнен в виде центрального корпуса, содержащего передний и задний поперечный каркасы с упорами, дополнительные поворотные платформы с имеющими накопители энергии барабанными лебедками, установленные на концах передних поперечных каркасов, и синхронизатор, и двух боковых корпусов, шарнирно соединенных с плечами заднего поперечного каркаса и снабженных амортизаторами, последние размещены в зоне контакта корпусов с упорами каркасов, при этом носовые части боковых корпусов соединены лентами с барабанами лебедок, ленты барабанов дополнительных ведомых механизмов снабжены растяжками, соединенными с боковыми корпусами, ленты барабанов ведомых механизмов соединены с центральными корпусами, а поворотные платформы с накопителями энергии установлены на последних.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6