Устройство для производства электрической или механической энергии из движения волн



Устройство для производства электрической или механической энергии из движения волн
Устройство для производства электрической или механической энергии из движения волн
Устройство для производства электрической или механической энергии из движения волн
Устройство для производства электрической или механической энергии из движения волн
Устройство для производства электрической или механической энергии из движения волн
Устройство для производства электрической или механической энергии из движения волн
Устройство для производства электрической или механической энергии из движения волн
Устройство для производства электрической или механической энергии из движения волн
Устройство для производства электрической или механической энергии из движения волн
Устройство для производства электрической или механической энергии из движения волн
Устройство для производства электрической или механической энергии из движения волн
Устройство для производства электрической или механической энергии из движения волн
Устройство для производства электрической или механической энергии из движения волн
Устройство для производства электрической или механической энергии из движения волн

 


Владельцы патента RU 2554704:

ЗЕЛИОЛИ Нерис (IT)
А.П. СИСТЕМ ДИ ПАЧЧИНИНИ Алберто (IT)

Изобретение относится к устройствам для выработки энергии, в частности электроэнергии с использованием движения волн в водных бассейнах. Устройство содержит по меньшей мере один функциональный блок, имеющий по меньшей мере главный или ведущий вал, на котором прочно закреплено ведущее колесо (13b), в зацепление с которым входит и вращение которому придает элемент (15b) линейного управления, по меньшей мере два ведомых вала (21b, 22b), которые приводятся в действие по меньшей мере главным или ведущим валом посредством однонаправленного приводного механизма, каждый из которых имеет возможность соединения по меньшей мере с электрогенератором, два ведомых зубчатых колеса (18b, 19b) на противоположных концах главного или ведущего вала, приводной механизм, соединяющий каждое колесо (18b, 19b) с главным или ведущим валом, за счет чего вращение вала под действием элемента (15b) соответствует вращению колеса (18b, 19b), и плоское зубчатое колесо, входящее в зацепление с колесом (18b, 19b). Каждое колесо (18b, 19b) соединено с соответствующим валом (21b, 22b). Изобретение направлено на создание устройства, устанавливаемого на суше, на воде, как в плавучем или полупогружном, так и погружном положении. 8 з.п. ф-лы, 14 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к состоящей из механических элементов системе преобразования природного или искусственного прямолинейного или возвратно-поступательного движения волн в однонаправленное вращательное движение, в частности, с целью выработки электрической или механической энергии.

Уровень техники

Хорошо известны механические устройства для преобразования возвратно-поступательного движения в однонаправленное вращательное движение, которые имеют широкое применение и обычно именуются просто механизмами свободного хода. Они используются в качестве систем придания однонаправленного вращательного движения любому соединительному устройству или вращающейся системе в том числе, когда движение источника является возвратно-поступательным или прерывистым.

Предложенная в изобретении система сконфигурирована и действует в расчете на выгодное использование движения волн с помощью по меньшей мере плавучего тела или буя, в частности, для выработки электроэнергии непосредственно из возобновляемых ресурсов в сочетании с устройством для выработки энергии без образования СО2 и(или) других загрязняющих выбросов.

Из уровня техники известны системы выработки энергии с использованием движения волн, которым, однако, даже с учетом воодушевляющих перспектив присущи недостатки в том, что касается установки и эффективности, в частности, из-за их высокой стоимости и длительных периодов амортизации, а также реальной производительности. В частности, следует учитывать, что эффективность системы рассматриваемого типа значительно повышается с сокращением периода ее амортизации, увеличением срока службы, повышением рентабельности, упрощением эксплуатации, увеличением количества энергии, вырабатываемой за определенный период времени, обычно год, и сокращением потребности в техническом обслуживании.

Некоторым из использовавшихся до настоящего времени способов выработки энергии с использованием энергии движения волн или приливной энергии присущи недостатки, связанные по меньшей мере с их эффективностью. По существу, эффективность использования движения волн обычно составляет лишь 50% и обычно ограничена движением нарастающих или спадающих волн.

Например, в случае системы под названием ″Aqua Buoy®″ внутри верхней части находящегося в воде буя помещается турбина, приводимая в действие насосом внутри погруженной в воду опоры. В этой системе используется движение волн для сжатия морской воды, которая поступает на лопасти водяной турбины и заставляет их вращаться, что приводит в действие соединенный с турбиной генератор, который вырабатывает электроэнергию. Система может быть выгодна в так называемой ″океанской″ среде, то есть в присутствии достаточно высоких волн, но она не способна обеспечивать высокую производительность при небольших волнах из-за того, что при переходе от насоса, за которым расположена водяная турбина, происходят значительные нагрузочные потери и, следовательно, потери энергии.

С другой стороны, в системе под названием ″Pelamis″ используются гидравлические модули, которые могут располагаться в местах соединения плавучих корпусов, образующих каркас размерами порядка 150 погонных метров. Система может применяться и способна обеспечивать приемлемую производительность только в случаях очень больших расстояний между волнами, а в противном случае при наличии множества небольших коротких волн, по существу, существует опасность того, что система будет всегда неэффективна. Таким образом, чтобы эффективно действовать, эта система также обязательно должна использоваться в океанской среде или в любом случае в присутствии соответствующего движения волн. В ограниченных условиях она была бы дорогостоящей и имела бы низкий выход вырабатываемой энергии.

Из заявки WO 2006/109024 известна система под названием ″Manchester Bobber®″, размеры которой сравнимы с размерами морской буровой установки. С ней соединена система поплавков значительных размеров, которая кабелями из твердой стали прикреплена к несущей конструкции. Приводной ремень, прикрепленный одним из концов к неподвижному ограничителю, а противоположным концом к поплавку, входит в зацепление с зубчатым колесом, выполненным за одно целое с валом. Движение поплавка вызывает возвратно-поступательное движение приводного ремня, которое сообщает вращение валу. Эта система имеет чередующиеся рабочие фазы в том смысле, что поплавок посредством свободного хода допускает движение механизма только в одном направлении. Соответственно, теряется 50% возможного профиля волны, поскольку передний фронт волны используется для перезагрузки системы и повторного разгона генератора, который иначе имеет тенденцию замедлять вращение.

Множество поплавков позволяют компенсировать различные неактивные фазы между ними, но с одним поплавком соединен один генератор, использующий инерцию вращения, за счет которой во время неактивных фаз перезарядки кабеля поплавками на протяжении нарастающей фазы обеспечивается достаточное вращение для поддержания системы. За счет веса поплавка, который повторяет движение спадающей волны, восстанавливается положительное вращение генератора.

С другой стороны, известна система ″OSU®″ линейных высокоэффективных постоянных электромагнитов на основе неодима, редкоземельных элементов и т.д., в которой движение волн используется для прямой выработки энергии. Тем не менее, возможности этой системы ограничены умеренным движением. По существу, очень низкая линейная скорость, развиваемая волной, соответствует очень низким показателям преобразования энергии.

В другой системе под названием ″ОРТ®″ используются системы выработки энергии, действующие в вертикальном направлении. В этом случае фактором, который значительно ограничивает эффективность, также становится размер хода. По существу, волны, высота которых превышает длину штока поршня, не используются надлежащим образом для выработки энергии. Кроме того, имеющие место гидравлические или механические задержки вызывают трение и значительные потери производительности.

Примером уровня техники также является патент GB 1116689. В нем описана система использования полезной энергии морских волн, в которую входит плавающий по волнам корпус, прямолинейная гибкая система, один конец которой прикреплен к плавучему корпусу, а другой конец - к противовесу, пара зубчатых колес, каждое из которых посредством механизма свободного хода опирается на один из двух параллельных валов, при этом на каждом из валов также установлено другое колесо, взаимодействующее с гибкой системой таким образом, что при его повороте валам сообщается вращение в одном направлении в ответ на возвратно-поступательное движение гибкой системы.

Тем не менее, с учетом конфигурации этой системы она не может быть выполнена водонепроницаемой с возможностью размещения непосредственно на воде до такой степени, что согласно описанию ее устанавливают на суше.

Задачи и краткое изложение сущности изобретения

Одной из задач настоящего изобретения является создание устройства для преобразования возвратно-поступательного движения волн в электрическую или механическую энергию с возможностью преодоления известных механических недостатков и установки не только на суше, но преимущественно непосредственно на воде как в плавучем или полупогруженном, так и погруженном положении.

Другой задачей изобретения является создание условий для полного использования всего профиля волны как при нарастании, так и спаде и тем самым для эффективного повышения эффективности и системы преобразования с точки зрения выработки энергии также в морских или водных бассейнах с ограниченным движением волн.

Одной из дополнительных задач изобретения является создание системы выработки электрической или механической энергии с использованием относительно простого и экономичного возвратно-поступательного или движения волн небольшого объема и, соответственно, с ограниченными размерами и минимальным воздействием на окружающую среду.

Решение этих задач обеспечивается посредством устройства для выработки энергии, в частности электроэнергии с использованием движения волн в водных бассейнах согласно преамбуле п. 1, которое имеет по меньшей мере функциональный блок, содержащий по меньшей мере главный или ведущий вал, на котором прочно закреплен ведущий шкив, который взаимодействует с придающим ему вращение элементом линейного управления, и по меньшей мере два ведомых вала, то есть трансмиссию, управляемую по меньшей мере главным или ведущим валом посредством однонаправленного тянущего устройства или механизма свободного хода с возможностью соединения каждого из них по меньшей мере с электрогенератором.

Устройство согласно изобретению может быть выполнено в виде двух параллельно расположенных взаимодействующих блоков или двух последовательно расположенных блоков. В первом случае устройство имеет два главных или ведущих вала, параллельно управляемых элементом линейного управления, при этом каждый главный вал имеет по меньшей мере выходной вал, посредством механизма свободного хода управляемый главным валом. Во втором случае устройство имеет один главный вал, управляемый элементом линейного управления, а на противоположных концах главного вала расположены два ведомых вала, каждый из которых посредством механизма свободного хода управляется главным валом.

Это устройство, которое является эластичным и гибким, тем не менее, позволяет получать энергию с высокой эффективностью, низкими затратами и ограниченной потребностью в техническом обслуживании из возобновляемых ресурсов, таких как природное движение волн в океанах и морях или также в искусственно создаваемых бассейнах, не исключая однако использование механических ресурсов, таких как подъемники, канатные дороги и т.п.

Кроме того, устройство согласно изобретению является модулируемым, может применяться в среде с движением волн любой амплитуды, высоты и времени года и явно превосходит по производительности известные до сих пор системы. Помимо этого, оно является самовыравнивающимся, то есть способным автоматически адаптироваться к изменениям на море и его уровню, а также в определенных пределах следовать длине волн без потери эффективности.

Краткое описание чертежей

Далее изобретение будет подробнее пояснено в описании со ссылкой на прилагаемые наглядные схематические чертежи, приведенные в целях его иллюстрации, а не ограничения, на которых:

на фиг. 1 показан перспективный вид всей предложенной в изобретении системы согласно одному из примеров осуществления,

на фиг. 2 показан вид сбоку проиллюстрированной на фиг. 1 системы,

на фиг. 3 показан перспективный вид сверху одной из конфигураций системы,

на фиг. 4 показан местный вид системы с разрезом, иллюстрирующий тянущее устройство одностороннего действия,

на фиг. 5 показан вид в поперечном разрезе двух функциональных блоков проиллюстрированной на фиг. 1 системы,

на фиг. 6 показано увеличенное изображение детали, помещенной в круг на фиг. 5,

на фиг. 7 показан увеличенный вид частей предложенной в изобретении системы согласно другому примеру осуществления,

на фиг. 8 показан перспективный вид проиллюстрированной на фиг. 7 системы в собранном виде,

на фиг. 9 показан вид одного из уровней проиллюстрированной на фиг. 8 системы,

на фиг. 10 показана вся проиллюстрированная на фиг. 7-9 система в комплекте с электрогенераторами и

на фиг. 11 показан вариант установки вне воды (на суше) при эксплуатации системы согласно изобретению,

на фиг. 12 показан вариант установки в воде (в плавучем положении) при эксплуатации системы согласно изобретению,

на фиг. 13 показан вариант установки в воде (в полупогруженном положении) при эксплуатации системы согласно изобретению,

на фиг. 14 показан вариант установки в воде (в погруженном положении) при эксплуатации системы согласно изобретению.

Подробное описание изобретения

Предложенное в изобретении устройство, которое проиллюстрировано на фиг. 1-5 и целом обозначено позицией 10, по существу содержит два параллельно расположенных функциональных блока А и В, рассчитанных на выработку электроэнергии каждым из них посредством одного или нескольких электрогенераторов С с использованием прямолинейного возвратно-поступательного движения или, более точно, движения воды на поверхности океанов, морей и озер.

Устройство имеет два параллельных главных или ведущих вала 11, 12, по одному на каждый функциональный блок А и В, опирающихся при вращении на соответствующие подшипники 11′, 12′, установленные в картере или корпусе 10′.

В рассматриваемом примере первый функциональный блок А прикреплен к главному валу 11 и, следовательно, вращается вместе с ним, а к главному валу 12 другого функционального блока В прикреплено ведущее колесо 13, соответствующее, то есть лежащее в одной плоскости с ведущим колесом 14. Оба ведущих колеса 13, 14 могут представлять собой зубчатые колеса или ведущие шкивы, но при этом они разнесены по радиусу и при вращении не задевают друг друга.

Два расположенных таким образом ведущих колеса 13, 14 одновременно входят в зацепление с элементом 15 линейного управления в случае в целом прямолинейного возвратно-поступательного движения. Если ведущие колеса 13, 14 представляют собой зубчатые колеса, элемент 15 линейного управления может представлять собой зубчатый ремень, зубчатую рейку, цепь и т.п.; если ведущие колеса представляют собой шкивы, элемент 15 линейного управления может представлять собой V-образный ремень, канат или трос.

При этом элемент 15 управления связан и одновременно входит в зацепление с обоими ведущими колесами 13, 14 с помощью промежуточной шестерни 16.

Элемент 15 управления имеет две звена 15′, 15″ с противоположных сторон ведущих колес, возвратно-поступательное движение которых соответствует вращению упомянутых двух ведущих колес и вместе с ними главных валов 11, 12 обоих функциональных блоков А и В в одном и том же направлении даже при попеременном вращении в противоположных направлениях по часовой стрелке и против часовой стрелки. Возвратно-поступательное движение элемента 15 управления происходит под действием усилия, попеременно прилагаемого к одному и(или) другому из его звеньев, которое способно отбирать усилие движения плавучего тела, соединенного из одним из звеньев 15′ 15″ элемента 15 управления, и которое повторяет профиль волн в водном бассейне, при этом такое усилие уравновешивается источником силы сопротивления или противовесом, прикрепленным к другому звену того же самого элемента управления.

Как показано на чертежах, с главным валом 11, 12 или, что то же самое, с ведущим колесом 13, 14 каждого функционального блока А и В по меньшей мере в осевом направлении также соединено одно или предпочтительно два ведомых зубчатых колеса 18 и 19 соответственно. Когда с каждым валом 11, 12 соединены два ведомых зубчатых колеса 18 и 19, они предпочтительно располагаются симметрично с противоположных сторон ведущих колес 13, 14. Размеры каждого ведомого зубчатого колеса 18, соединенного с валом 11 функционального блока А, выбраны таким образом, чтобы оно постоянно находилось в зацеплении с соответствующим зубчатым колесом 19, соединенным с другим валом 12 другого функционального блока В.

Тем не менее, каждое ведомое зубчатое колесо 18 и 19 прикреплено к главному валу 11, 12 не напрямую, а посредством однонаправленного приводного механизма 20, за счет чего зубчатому ведомому колесу передается положительное вращение только при вращении соответствующего ведущего колеса и главного вала в одном направлении, а при вращении ведущего колеса и главного вала в противоположном направлении оно расцепляется и становится не приводным. Такой приводной механизм 20 может быть образован однонаправленным подшипником или механизмом свободного хода и может быть концентрически установлен между главным валом и каждым зубчатым ведомым колесом или, в качестве альтернативы, между ведущим зубчатым колесом или шкивом и каждым соосным ведомым зубчатым колесом. Тем не менее, однонаправленный приводной механизм обычно имеет внутреннюю ведущую часть, установленную по обстоятельствам на главном валу или на ведущем зубчатом колесе или шкиве, и наружную ведомую часть, соединенную с ведомым зубчатым колесом и движущуюся только в одном направлении. Тем не менее, следует учесть, что однонаправленный приводной механизм 20 каждого ведомого зубчатого колеса, взаимодействующего с первым главным валом 11, должен быть противоположен однонаправленному приводному механизму каждого соосного ведомого зубчатого колеса, взаимодействующего с другим главным валом 12. Так, независимо от вращения время от времени ведущих колес 13, 14 в направлении по часовой стрелке и против часовой стрелки под действием элемента 15 управления, который совершает возвратно-поступательное движение, зубчатые ведомые колеса 18, которые взаимодействуют с главным валом 11 функционального блока А, всегда вращаются в одном и том же направлении, а ведущие зубчатые колеса 19, взаимодействующие с главным валом 12 другого функционального блока В, также всегда вращаются в одном и том же направлении, но противоположном направлению вращения первого функционального блока, с которым они постоянно сцеплены.

Каждое ведомое зубчатое колесо 18 и 19 установлено и вращается вместе с собственным ведомым валом 21, 22, соответственно, действующим как передаточный вал, посредством которого с ведомым зубчатым колесом (если оно одно) или по меньшей мере одним из ведомых зубчатых колес (если их два) каждого функционального блока А и В с помощью муфты и(или) мультипликатора 23 вращения может быть соединен и приводиться в действие по меньшей мере один электрогенератор С, в частности, для выработки электроэнергии, подаваемой в электрические аккумуляторы и(или) любому потребителю.

В примере, проиллюстрированном на фиг. 7-10, на которых идентичные или эквивалентные элементы устройства, описанные выше со ссылкой на фиг. 1-5, обозначены такими же цифровыми позициями с добавлением буквы ″b″, устройство 10b содержит один главный или ведущий вал 11b, на котором установлено ведущее колесо 13b. Главный вал опирается на подшипники 11′b, а ведущее колесо 13b посредством возможной промежуточной шестерни 16b входит в зацепление с элементом 15b управления (фиг. 9). В этом случае элемент 15b управления также одной стороной соединен с плавучим телом, а другой стороной с источником уравновешивающей/растягивающей силы или противовесом и совершает линейное возвратно-поступательное движение с тем, чтобы придавать вращение главному валу.

Этот главный вал 11b взаимодействует с ведомыми зубчатыми колесами 18b, 19b, расположенными на каждом из его концов и прикрепленными к соответствующему ведомому (передаточному) валу 21b, 22b, который опирается по меньшей мере на один подшипник и может быть соединен с электрогенератором, в частности электрогенератором Cb.

Поскольку каждое ведомое колесо 18b, 19b соединено с главным валом 11b посредством однонаправленного приводного механизма или механизма 20b свободного хода, вращение главного вала под действием элемента 15b управления соответствует вращению каждого из ведомых колес 18b, 19b с соответствующим ведомым (передаточным) валом 21b, 22b. Таким образом, каждый передаточный вал 21b, 22b всегда вращается в одном и том же направлении, несмотря на переменное вращение по часовой стрелке и против часовой стрелки ведущего колеса 13b и, следовательно, главного вала 11b под действием элемента 15b управления, способного совершать прямолинейное возвратно-поступательное движение, при этом два ведомых зубчатых колеса 18b, 19b в рассматриваемом примере имеют винтовые зубья, который входят в зацепление с соответствующим образом установленным плоским зубчатым колесом 50.

Разумеется, что в той или иной конструкции устройства согласно изобретению могут быть предусмотрены разновидности или изменения, не выходящие за пределы объема изобретения, при этом основной задачей является получение полезной энергии возвратно-поступательного движения, в частности движения волн путем полного использования профиля как нарастающих, так и спадающих волн, чтобы обеспечить однонаправленное вращение одного или нескольких электрогенераторов, в частности, для выработки электроэнергии.

Что касается применения, каждое устройство согласно изобретению может помещаться в герметичном картере или защитном корпусе, через которые проходят два звена подвижного элемента управления, способного выполнять прямолинейное возвратно-поступательное движение. Кроме того, могут существовать различные способы установки в условиях водного бассейна и движения волн.

По существу, устройство 10 или 10b может устанавливаться и применяться по меньшей мере вне воды, в плавучем, полупогруженном или погруженном положении.

Установка вне воды может быть полезна в условиях сложного доступа ко дну, а также вблизи портов, скал и т.п. Как схематически показано в примере, проиллюстрированном на фиг. 11, устройство расположено на суше, при этом звено 15′ или элемента 15 или 15b линейного управления соединено с плавучим телом 24, которое спущено на поверхность воды 25 и повторяет движение волн, а другое звено 15″ элемента 15 или 15b управления соединено с противовесом 26, который может помещаться в углублении 27. Таким образом, с одной стороны, плавучее тело 17 должно следовать профилю волн и, с другой стороны, вместе с противовесом 26 сообщать возвратно-поступательно движение элементу 15 управления и тем самым обеспечивать срабатывание зубчатого зацепления устройства для управления электрогенераторами, подсоединенными к устройству. Каждое из двух звеньев 15′, 15″ системы 15 или 15b линейного управления может быть установлено по отдельности, при необходимости на соответствующих направляющих конструкциях 28, 29.

При установке в плавучем положении устройство 10 или 10b размещают на борту плавучего тела или буя 30, который повторяет движение 31 волн, как показано в примере, проиллюстрированном на фиг. 6. В этом случае конец звена 15′ элемента 15 или 15b линейного управления может быть соединен с якорем 32 на дне водного бассейна, а конец другого звена 15″ элемента управления может быть соединен с грузом 33. Таким образом, устройство вместе с плавучим телом или буем 30 повторяет движение воды по поверхности, а элемент управления за счет груза 33 попеременно перемещается в противоположных направлениях, приводя в действие зубчатое зацепление устройства и тем самым придавая однонаправленное и непрерывное вращение электрогенераторам.

При установке в полупогруженном положении, как показано в примере, проиллюстрированном на фиг. 13, устройство 10 или 10b может размещаться на борту глубоководного буя 34, соединенного якорными цепями 35 с балластом 36 на дне водного бассейна. Конец звена 15′ элемента линейного управления соединен с плавучим телом или буем 37 на поверхности водного бассейна, а конец другого звена 15″ элемента управления соединен с противовесом 38. За счет этого, с одной стороны, установленное на глубоководном буе 34 устройство, будет находиться почти на постоянной высоте, а, с другой стороны, плавучее тело или буй 37, повторяющий профиль волн, в сочетании с противовесом 38 придает возвратно-поступательное движение элементу 15 линейного управления и тем самым приводит в действие зубчатое зацепление устройства и, соответственно, придает однонаправленное и непрерывное вращение электрогенераторам, соединенным с ведомыми валами.

При установке в погруженном состоянии, как показано в примере, проиллюстрированном на фиг. 14, устройство 10 или 10b может быть прикреплено к неподвижному блоку 39 на дне водного бассейна, конец звена 15′ элемента линейного управления соединен с плавучим телом или буем 40, а конец другого звена 15″ элемента управления соединен с погруженным буем 41 с натяжным креплением. В этом случае плавучее тело или находящийся на поверхности буй 40, повторяющий движение 42 волн, в сочетании с погруженным буем 41 с натяжным креплением также придает возвратно-поступательное движение элементу 15 или 15b линейного управления и, соответственно, приводит в действие зубчатое зацепление самого устройства и придает однонаправленное и непрерывное вращение электрогенераторам.

Кроме того, предложенное в изобретении устройство может иметь дополнительные применения, даже если они не были описаны. Например, оно может использоваться в сочетании с так называемыми плавучими маяками. Помимо этого, оно может использоваться по отдельности или в сочетании с группой элементов 15 или 15b, при этом все сгруппированное устройство может быть соединено с одним плавучим телом, повторяющим движение волн и, соответственно, управляющим всем устройством с целью максимальной выработки энергии.

Устройство также может иметь различные формы и размеры в зависимости от характеристик движения волн и количества энергии, которая должна вырабатываться. Оно также может транспортироваться, например, в рюкзаке для установки на месте, даже кратковременной в случае умеренной потребности в энергии движения волн.

Установки могут оснащаться генераторами сигналов GPS или гидроакустических сигналов для их обнаружения или извлечения на море даже в случае их отсоединения от систем фиксации. Они также могут оснащаться системами обнаружения и запоминания данных, таких как высота волн, температура воды, показатели выработки энергии и т.д.

В объем испрашиваемой правовой охраны включено устройство для выработки энергии, в частности электроэнергии с использованием движения волн в водных бассейнах, содержащее: по меньшей мере функциональный блок с зубчатым зацеплением для обеспечения однонаправленного вращения и непрерывной работы по меньшей мере электрогенератора в ответ на движение элемента управления, способного преимущественно выполнять линейное возвратно-поступательное движение, при этом элемент управления соединен с одной стороны по меньшей мере с плавучим телом или буем, плавающим на поверхности воды, а с другой стороны с уравновешивающим/натяжным элементом, который заставляет плавучее тело или буй следовать профилю волн, которое отличается тем, что по меньшей мере один функциональный блок (10b) содержит: по меньшей мере главный или ведущий вал (11b), на котором прочно закреплено ведущее колесо (13b), в зацепление с которым входит и вращение которому придает элемент (15b) линейного управления, по меньшей мере два ведомых вала (2lb, 22b), которые приводятся в действие по меньшей мере главным или ведущим валом посредством однонаправленного приводного механизма (20b), каждый из которых имеет возможность соединения по меньшей мере с электрогенератором, два ведомых зубчатых колеса (18b, 19b) на противоположных концах главного вала (11b), при этом каждое ведомое зубчатое колесо соединено с соответствующим ведомым валом (21b, 22b), указанный однонаправленный приводной механизм (20b), соединяющий каждое ведомое колесо (18b, 19b) с главным валом (1 lb), за счет чего вращение главного вала под действием элемента (15b) управления соответствует вращению ведомого зубчатого колеса (18b, 19b), и плоское зубчатое колесо (50), входящее в зацепление с ведомым зубчатым колесом (18b, 19b). Ведущее колесо (13b) каждого из функциональных блоков представляет собой зубчатое колесо или шкив, а элемент управления представляет собой зубчатый ремень, цепь, трос или канат. Однонаправленный приводной механизм (20b) расположен между главным валом (lib) и каждым соединенным с ним ведомым зубчатым колесом (18b, 19b). Однонаправленный приводной механизм представляет собой однонаправленный подшипник или механизм свободного хода. Указанное устройство может помещаться в герметичном картере или корпусе. Устройство может быть приспособлено для установки на суше, у которого с одним звеном элемента управления соединено по меньшей мере плавучее тело, спущенное на воду и повторяющее движение волн, а с другим звеном элемента управления соединен противовес, помещающийся в углублении. Устройство может быть приспособлено для установки на борту плавучего тела, помещенного на воду и повторяющего движение волн, у которого одно звено элемента управления прикреплено к неподвижному блоку, а другое звено элемента управления соединено с балансирующим/натяжным элементом. Устройство может быть приспособлено для установки на борту глубоководного буя, прикрепленного к неподвижному блоку, у которого одно звено элемента линейного управления соединено с плавучим телом, помещенным на воде и повторяющим движение волн, а конец другого звена элемента управления соединен с балансирующим/натяжным элементом. Устройство может быть приспособлено для установки на погруженном неподвижном блоке, у которого одно звено элемента управления соединено с плавучим телом на воде, повторяющим движение волн, а другое звено элемента управления соединено с глубоководным уравновешивающим буем.

1. Устройство для выработки энергии, в частности электроэнергии с использованием движения волн в водных бассейнах, содержащее: по меньшей мере функциональный блок с зубчатым зацеплением для обеспечения однонаправленного вращения и непрерывной работы по меньшей мере электрогенератора в ответ на движение элемента управления, способного преимущественно выполнять линейное возвратно-поступательное движение, при этом элемент управления соединен с одной стороны по меньшей мере с плавучим телом или буем, плавающим на поверхности воды, а с другой стороны с уравновешивающим/натяжным элементом, который заставляет плавучее тело или буй следовать профилю волн, отличающееся тем, что по меньшей мере один функциональный блок (10b) содержит: по меньшей мере главный или ведущий вал (11b), на котором прочно закреплено ведущее колесо (13b), в зацепление с которым входит и вращение которому придает элемент (15b) линейного управления, по меньшей мере два ведомых вала (21b, 22b), которые приводятся в действие по меньшей мере главным или ведущим валом посредством однонаправленного приводного механизма (20b), каждый из которых имеет возможность соединения по меньшей мере с электрогенератором, два ведомых зубчатых колеса (18b, 19b) на противоположных концах главного вала (11b), при этом каждое ведомое зубчатое колесо соединено с соответствующим ведомым валом (21b, 22b), указанный однонаправленный приводной механизм (20b), соединяющий каждое ведомое колесо (18b, 19b) с главным валом (11b), за счет чего вращение главного вала под действием элемента (15b) управления соответствует вращению ведомого зубчатого колеса (18b, 19b), и плоское зубчатое колесо (50), входящее в зацепление с ведомым зубчатым колесом (18b, 19b).

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что ведущее колесо (13b) каждого из функциональных блоков представляет собой зубчатое колесо или шкив, а элемент управления представляет собой зубчатый ремень, цепь, трос или канат.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что однонаправленный приводной механизм (20b) расположен между главным валом (11b) и каждым соединенным с ним ведомым зубчатым колесом (18b, 19b).

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что однонаправленный приводной механизм представляет собой однонаправленный подшипник или механизм свободного хода.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что может помещаться в герметичном картере или корпусе.

6. Устройство по любому из пп. 1-5, отличающееся тем, что приспособлено для установки на суше, у которого с одним звеном элемента управления соединено по меньшей мере плавучее тело, спущенное на воду и повторяющее движение волн, а с другим звеном элемента управления соединен противовес, помещающийся в углублении.

7. Устройство по любому из пп. 1-5, отличающееся тем, что приспособлено для установки на борту плавучего тела, помещенного на воду и повторяющего движение волн, у которого одно звено элемента управления прикреплено к неподвижному блоку, а другое звено элемента управления соединено с балансирующим/натяжным элементом.

8. Устройство по любому из пп. 1-5, отличающееся тем, что приспособлено для установки на борту глубоководного буя, прикрепленного к неподвижному блоку, у которого одно звено элемента линейного управления соединено с плавучим телом, помещенным на воде и повторяющим движение волн, а конец другого звена элемента управления соединен с балансирующим/натяжным элементом.

9. Устройство по любому из пп. 1-5, отличающееся тем, что приспособлено для установки на погруженном неподвижном блоке, у которого одно звено элемента управления соединено с плавучим телом на воде, повторяющим движение волн, а другое звено элемента управления соединено с глубоководным уравновешивающим буем.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электрическому устройству с обмоткой (12) и средством для индуцирования тока в обмотке. Мостовая схема (400) электрически соединяет обмотку (12) с нагрузкой (13).

Изобретение относится к области энергетики, в частности к средствам извлечения энергии из морских волн. Установка для преобразования энергии волн содержит раскачиваемую волнами створку 4, имеющую положительную плавучесть, горизонтальные шарниры 3, неподвижный фундамент 1, устройство отбора мощности, связанное с фундаментом 1.

Изобретение может быть использовано для производства электроэнергии путем преобразования энергии волн. Электростанция содержит обтекаемый герметичный поплавок 1 и вертикально расположенный внутри поплавка цилиндрический корпус 3 с размещенным в нем маятником 4.

Изобретение относится к использованию энергии волн и ее преобразованию в рабочее движение системы генерирования электрической энергии. Механизм постоянного вращения для изменения колебательного вращения на однонаправленное вращение выходного вала содержит шестерню 27, присоединенную к входному валу 321а, первую муфту 322с, присоединенную к входному валу 321а, шестерню 323f, присоединенную между шестерней 27 и муфтой 322с, шестерню 323j, присоединенную к промежуточному валу 325а, шестерню 323g и одностороннюю муфту 322d, присоединенные к промежуточному валу 325b, промежуточный вал 325с с шестерней 323l, связанный с односторонней муфтой 322d.

Изобретение относится к области использования энергии морских волн для производства электроэнергии. .

Изобретение относится к преобразователю волновой энергии. .

Изобретение относится к волноэнергетической установке для производства электроэнергии. .

Изобретение относится к волноэнергетическому устройству для производства электроэнергии, а также к применению волноэнергетического устройства и способу производства электрической энергии.

Изобретение относится к области морской энергетики и может быть использовано для энергоснабжения средств морского базирования. .

Изобретение относится к области производства электроэнергии путем преобразования механической энергии, например энергии морских волн, в электрическую. .

Группа изобретений относится к области энергетики и может быть использована для извлечения электроэнергии из энергии движения волн морей и океанов. Преобразователь энергии волн содержит расположенный на поверхности воды поплавок 2, шарнирно соединенные рамки 3, 4. Рамка 3 соединена тягой с поплавком 2 и шарнирно связана со штоком 6 цилиндра, расположенного в массиве 1 воды. Цилиндр сообщен с гидромотором 22, соединенным с генератором. Вторая рамка 4 шарнирно соединена с цилиндром. Каждая рамка выполнена треугольной в виде двух рычагов с перемычкой, жестко связанной с ними. Перемычка первой рамки соединена со штоком 6. Перемычка второй рамки 4 соединена с цилиндром. Рамки соединены друг с другом основаниями. Вторая рамка 4 соединена тягой с расположенным на дне балластным грузом 7. Изобретение направлено на упрощение конструкции и массы преобразователя. 3 н.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к устройствам преобразования энергии волн в электрическую энергию. Устройство содержит плавучий буй 24, платформу 1 с резервуаром, штырь для крепления платформы 1 ко дну, верхнюю и нижнюю пластины, соединенные штангой с возможностью вертикального перемещения относительно платформы 1, первые и вторые поршни, закрепленные к верхней и нижней пластинам, соответственно, две группы жидкостных направляющих, закрепленных к платформе 1. Каждая направляющая первой группы выполнена в виде первой направляющей трубки 31 с двумя обратными клапанами и первой боковой трубки 32, соединенной с трубкой 31 на участке между клапанами. В каждой трубке 32 размещен один из первых поршней. Один конец каждой трубки 31 выполнен с возможностью размещения под уровнем воды. Каждая направляющая второй группы выполнена в виде второй направляющей трубки 41 с двумя обратными клапанами и второй боковой трубки 42, соединенной с трубкой 41 на участке между клапанами. В каждой трубке 42 размещен один из вторых поршней. Один конец каждой трубки 41 выполнен с возможностью размещения под уровнем воды. Верхняя пластина связана с буем 24 и выполнена с пазами по периметру, в которых размещены первая и вторая группы направляющих. Поршни установлены в трубках 32 и 42 с возможностью перемещения совместно с верхней и нижней пластинами при подъеме и опускании буя 24 и перекачивания воды в резервуар через трубки 31, 41. Изобретение направлено на создание эффективного устройства преобразования волновой энергии. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

Группа изобретений относится к преобразованию энергии волн, в частности к устройству для извлечения энергии из движения волн. Аппарат (10) содержит плавучий исполнительный механизм (14) и насос (15), размещенный в толще воды, обычно на морском дне (13). Аппарат (10) работает в режиме замкнутого контура. Текучая среда под высоким давлением перекачивается на берег с помощью насоса (15), энергия извлекается в виде полезной работы с помощью расположенной на берегу установки (17). Механизм (14) оперативно соединен с насосом (15) посредством кабеля-троса (19) и находится в подвешенном состоянии в толще воды (11) выше насоса (15). Механизм (14) снабжен соединительным средством, обеспечивающим упругое соединение между полым телом и кабелем-тросом (19). Соединительное средство содержит демпфирующее средство, выполненное с возможностью поддержания жесткого соединения между полым телом и кабелем-тросом (19) до тех пор, пока нагрузка между ними не превышает заранее предусмотренного значения, после чего демпфирующее средство допускает их ограниченное относительное перемещение с целью ослабления нагрузки. Группа изобретений направлена на ослабление избыточных нагрузок на компоненты аппарата (10) с целью недопущения их повреждения в неблагоприятных погодных условиях. 7 н. и 22 з.п. ф-лы, 21 ил.

Группа изобретений относится к производству электроэнергии путем преобразования энергии волн. Поплавковая волновая электростанция содержит обтекаемый герметичный поплавок 1, блок 4, закрепленный на поплавке 1, через который переброшен трос 5, к концу которого прикреплен вертикальный маятник 6, электрический генератор 12 и якорь 11, установленный на дне. На поплавке 1 закреплен дополнительный блок 10. Между блоком 4 и дополнительным блоком 10 на поплавке 1 установлены два барабана 7 и 8, соединенные осями, на один из них намотан трос 5, к концу которого прикреплен маятник 6, а на другой барабан намотан трос 9, переброшенный через дополнительный блок 10 и прикрепленный к якорю 11. Направление намотки тросов 5 и 9 на первый и второй барабаны 7 и 8 противоположное. К общей оси барабанов 7 и 8 присоединен ротор электрического генератора 12. Группа изобретений направлена на уменьшение массы и габаритов поплавковой волновой электростанции и повышение надежности ее работы. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к производству электроэнергии путем преобразования энергии вертикального волнения воды в электрическую. Поплавковый волновой генератор предназначен для преобразования энергии волн в электроэнергию. Волновой генератор содержит каркас 1, шток 3, имеющий цилиндрическую и винтовую части, поплавок 4 эллипсоидной формы, направляющую 14, закрепленный к каркасу корпус 5 с расположенным внутри ротором 6, преобразующим возвратно-поступательное движение штока 3 во вращательное движение ротора 6 и фланца 7, на котором закреплены магниты 8, вращающиеся вместе с ротором 6, фиксатор 15, стопорящий положение поворотного диска 16, посредством которого осуществляется поворот поплавка вокруг вертикальной оси. Поплавок 4 жестко зафиксирован на штоке 3. Направляющая 14 исключает самопроизвольный поворот штока 3 вокруг вертикальной оси. Изобретение направлено на обеспечение эффективной генерации электроэнергии благодаря возможности поворота поплавка относительно его вертикальной оси и, как следствие, изменение длины проекции большой оси эллипса от нуля до максимума, равного половине длины волны в сечении, перпендикулярном направлению движения волны. 4 ил.

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к производству электроэнергии путем преобразования энергии вертикального волнения воды в электрическую. Электрогенератор гидроволновой предназначен для преобразования энергии волн в электроэнергию. Электрогенератор гидроволновой содержит каркас, шток 3, имеющий цилиндрическую и винтовую части, закрепленный к нему поплавок 4, фиксатор, препятствующий повороту штока 3 вокруг вертикальной оси, закрепленный к каркасу корпус 5 с расположенным внутри ротором 6, преобразующим возвратно-поступательное движение штока 3 во вращательное движение ротора 6 и фланца 7, на котором закреплены магниты 8, вращающиеся вместе с ротором 6. Поплавок 4 представляет собой эластичную гофрированную трубу 19, внутри которой находится пружина растяжения 20, имеет возможность посредством переключения трехпозиционного электромагнитного пневмораспределителя 14, подключенного к источнику сжатого воздуха, сообщаться с атмосферой через воздуховод 15 и изменять свою длину в пределах, равных половине длине волны. Изобретение направлено на обеспечение эффективной генерации электроэнергии в результате быстрого изменения длины поплавка до величины, равной половине длины волны. 2 ил.

Изобретение относится к отрасли морской энергетики и предназначено для извлечения электрической энергии из морских волн. Поплавковая волновая электростанция плавучего завода сжижения природного газа содержит вертикально расположенный цилиндрический корпус с размещенным в нем механическим преобразователем энергии морских волн, включающим винтовую пару, пружину, грузило, шестеренчатую обгонную муфту, переходник, паразитную шестерню, мультипликатор, электрогенератор. Дополнительно установлен модуль-понтон 2, который выполнен в форме цилиндрической водонепроницаемой оболочки. Внутри оболочки размещено, по меньшей мере, четыре механических преобразователя энергии морских волн, каждый из которых содержит зубчатую пару. Шариковая винтовая пара выполнена в форме винта, размещенного в вертикальной плоскости и взаимодействующего с гайкой, установленной в неподвижном основании. Грузило выполнено в форме шара и прикреплено к верхнему концу винта, на котором между грузилом и основанием коаксиально размещена пружина. На поверхности гайки коаксиально прикреплено ведущее колесо зубчатой пары. Изобретение направлено на повышение чувствительности механического преобразователя энергии морских волн при их малых амплитудах, на увеличение процента преобразования энергии морских волн в электрическую энергию. 5 ил.

Изобретение относится к снабжаемым энергией от волн нагнетательным устройствам. Нагнетательное устройство содержит погружаемый цилиндр 102, прикрепленный к дну водного пространства. Цилиндр 102 имеет отверстие 106. Подводный поплавок 114 воздействует на цилиндр 102. Поплавок 114 выполнен так, чтобы удерживать цилиндр 102 в вертикальной ориентации в воде. Поверхностный поплавок 126 выполнен так, что в рабочем состоянии он плавает на поверхности водного пространства, чтобы перемещаться вверх и вниз в водном пространстве в соответствии с движением волны и с приливно-отливным движением. Удлиненный элемент 118 отходит вниз от поплавка 126. Элемент 118 входит телескопически в отверстие 116, чтобы образовать нагнетательную камеру 148 внутри цилиндра 102. Объем камеры 148 изменяется при движении волны в нагнетательном цикле, чтобы всасывать флюид в камеру 148 при ходе вверх элемента 118 и откачивать флюид из камеры 148 при ходе вниз элемента 118. Длина камеры 148 изменяется с приливно-отливным движением. На участке, на котором элемент 118 втянут в отверстие 116, элемент 118 занимает большую часть площади поперечного сечения отверстия 116. Изобретение направлено на упрощение конструкции. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение предназначено для выработки электрической энергии от движения волн в морях и океанах. Волновая электростанция содержит платформу на понтонах с размещенными на ней электрическим генератором и штангой с шестерней. На платформе с помощью стоек размещено дугообразное зубчатое коромысло. Штанга закреплена на платформе посредством подвижного шарнира. Нижний конец штанги, находящийся в воде, оснащен грузом, а к верхнему концу штанги прикреплен статор генератора. Шестерня, к оси которой присоединен ротор генератора, поджата к поверхности дугообразного зубчатого коромысла, имеющего радиус дуги, равный радиусу поворота штанги на ее шарнире. Изобретение направлено на максимальную адаптацию волновой электростанции к интенсивности морского волнения. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх