RU217409U1

RU217409U1 - Device for using wave energy

Info

Publication number: RU217409U1
Application number: RU2023104068U
Authority: RU
Inventors: Максим Павлович Хомутов; Андрей Александрович Война; Светлана Валерьевна Негина
Filing date: 2023-02-22
Publication date: 2023-03-30

Abstract

Полезная модель относится к области механических устройств, используемых для преобразования кинетической энергии морских волн в электрическую энергию. Устройство для использования энергии волн содержит плавучую опору, выполненную в виде платформы с установленным на ней электрогенератором и закрепленными по краям понтонами. Снизу платформы жестко закреплена штанга с размещенным внутри вертикальным валом. На нижнем конце штанги закреплена горизонтальная турбина, имеющая два рабочих колеса противоположного вращения, находящихся в кожухе, сужающемся к центру проходного сечения. Устройство снабжено конической передачей, соединяющей горизонтальные валы рабочих колес с вертикальным валом, а также дополнительную сдвоенную коническую передачу с двумя ведущими коническими шестернями и обгонными муфтами, служащими для поочередного соединения и разъединения ведущих конических шестерен с вертикальным валом в зависимости от направления его вращения. Техническим результатом является усовершенствование конструкции устройства, обеспечивающее одностороннее вращение вала генератора при возвратно-качательном движении штанги с турбиной.

The utility model relates to the field of mechanical devices used to convert the kinetic energy of sea waves into electrical energy. The device for using wave energy contains a floating support made in the form of a platform with an electric generator installed on it and pontoons fixed along the edges. A rod with a vertical shaft placed inside is rigidly fixed at the bottom of the platform. At the lower end of the rod, a horizontal turbine is fixed, having two impellers of opposite rotation, located in a casing tapering towards the center of the flow section. The device is equipped with a bevel gear that connects the horizontal shafts of the impellers with a vertical shaft, as well as an additional dual bevel gear with two drive bevel gears and overrunning clutches that serve to alternately connect and disconnect the drive bevel gears from the vertical shaft, depending on the direction of its rotation. The technical result is an improvement in the design of the device, which provides one-sided rotation of the generator shaft during the reciprocating motion of the rod with the turbine.

Description

Полезная модель относится к области механических устройств, используемых для преобразования кинетической энергии морских волн в электрическую энергию.The utility model relates to the field of mechanical devices used to convert the kinetic energy of sea waves into electrical energy.

Известно устройство для использования энергии волн (АС №1118793), содержащее плавучую опору с установленным на ней электрогенератором и соединенную с последним посредством вала, размещенного в вертикальной штанге, расположенной под опорой. На вертикальной штанге закреплена турбина, имеющая два рабочих колеса противоположного вращения, установленных в кожухе, сужающемся к центру проходного сечения. Турбина расположена горизонтально, а опора выполнена в виде платформы с закрепленными по краям понтонами.A device for using wave energy (AS No. 1118793) is known, containing a floating support with an electric generator installed on it and connected to the latter by means of a shaft placed in a vertical rod located under the support. A turbine is fixed on a vertical rod, having two impellers of opposite rotation, installed in a casing tapering towards the center of the flow section. The turbine is located horizontally, and the support is made in the form of a platform with pontoons fixed along the edges.

Недостатком данного устройства является невозможность обеспечения одностороннего вращения вала генератора, что приводит к потерям энергии на преодоление момента сил инерции ротора генератора при его реверсивном вращении.The disadvantage of this device is the impossibility of providing one-sided rotation of the generator shaft, which leads to energy losses to overcome the moment of inertia forces of the generator rotor during its reverse rotation.

Задачей полезной модели является увеличение производительности устройства.The objective of the utility model is to increase the performance of the device.

Техническим результатом является усовершенствование конструкции устройства, обеспечивающее одностороннее вращение вала генератора при возвратно-качательном движении штанги с турбиной.The technical result is an improvement in the design of the device, which provides one-sided rotation of the generator shaft during the reciprocating motion of the rod with the turbine.

Технический результат достигается предлагаемым устройством для использования энергии волн (далее - устройство), содержащим плавучую опору, выполненную в виде платформы с установленным на ней электрогенератором и закрепленными по краям понтонами. Снизу платформы жестко закреплена штанга с размещенным внутри вертикальным валом. На нижнем конце штанги закреплена горизонтальная турбина, имеющая два рабочих колеса противоположного вращения, находящихся в кожухе, сужающемся к центру проходного сечения. Устройство снабжено конической передачей, соединяющей горизонтальные валы рабочих колес с вертикальным валом. При этом устройство содержит дополнительную сдвоенную коническую передачу с ведущими нижней и верхней коническими шестернями, установленными на верхнем конце вертикального вала с возможностью вращения относительно последнего. Нижняя и верхняя ведущие конические шестерни одновременно находятся в зацеплении с ведомой конической шестерней, жестко закрепленной на валу генератора. На ведущих нижней и верхней конических шестернях установлены соответственно нижняя и верхняя обгонные муфты, служащие для поочередного соединения и разъединения ведущих конических шестерен с вертикальным валом в зависимости от направления его вращения.The technical result is achieved by the proposed device for the use of wave energy (hereinafter referred to as the device), containing a floating support made in the form of a platform with an electric generator installed on it and pontoons fixed along the edges. A rod with a vertical shaft placed inside is rigidly fixed at the bottom of the platform. At the lower end of the rod, a horizontal turbine is fixed, having two impellers of opposite rotation, located in a casing tapering towards the center of the flow section. The device is equipped with a bevel gear connecting the horizontal shafts of the impellers with the vertical shaft. In this case, the device contains an additional double bevel gear with driving lower and upper bevel gears mounted on the upper end of the vertical shaft with the possibility of rotation relative to the latter. The lower and upper driving bevel gears are simultaneously engaged with the driven bevel gear rigidly fixed on the generator shaft. On the driving lower and upper bevel gears, respectively, the lower and upper overrunning clutches are installed, which serve to alternately connect and disconnect the leading bevel gears from the vertical shaft, depending on the direction of its rotation.

На фиг. 1 изображено устройство в нейтральном положении. На фиг. 2 изображено устройство при набегании волны. На фиг. 3 изображена дополнительная сдвоенная коническая передача при набегании волны. На фиг. 4 изображено устройство при сбегании волны. На фиг. 5 изображена дополнительная сдвоенная коническая передача при сбегании волны.In FIG. 1 shows the device in the neutral position. In FIG. 2 shows the device during the onset of the wave. In FIG. 3 shows an additional double bevel gear when a wave is running. In FIG. 4 shows the device when the wave runs off. In FIG. 5 shows an additional double bevel gear when the wave runs off.

Устройство для использования энергии волн содержит плавучую опору, выполненную в виде платформы 1 с установленным на ней электрогенератором 2 и закрепленными по краям понтонами 3. Снизу платформы жестко закреплена штанга 4 с размещенным внутри вертикальным валом 5. На нижнем конце штанги 4 закреплена горизонтальная турбина, имеющая два рабочих колеса 6 противоположного вращения, находящихся в кожухе 7, сужающемся к центру проходного сечения. Устройство снабжено конической передачей 8, соединяющей горизонтальные валы 9 рабочих колес 6 с вертикальным валом 5. При этом устройство содержит дополнительную сдвоенную коническую передачу с ведущими нижней 10 и верхней 11 коническими шестернями, установленными на верхнем конце вертикального вала 5 с возможностью вращения относительно последнего. Нижняя и верхняя ведущие конические шестерни 10 и 11 одновременно находятся в зацеплении с ведомой конической шестерней 12, жестко закрепленной на валу генератора 2. На ведущих нижней 10 и верхней 11 конических шестернях установлены соответственно нижняя 13 и верхняя 14 обгонные муфты, служащие для поочередного соединения и разъединения ведущих конических шестерен 10 и 11 с вертикальным валом 5 в зависимости от направления его вращения.The device for using wave energy contains a floating support made in the form of a platform 1 with an electric generator 2 installed on it and pontoons 3 fixed along the edges. A rod 4 with a vertical shaft 5 placed inside is rigidly fixed at the bottom of the platform. A horizontal turbine is fixed at the lower end of the rod 4, having two impellers 6 of opposite rotation, located in the casing 7, tapering towards the center of the passage section. The device is equipped with a bevel gear 8 connecting the horizontal shafts 9 of the impellers 6 with the vertical shaft 5. The device contains an additional dual bevel gear with driving lower 10 and upper 11 bevel gears mounted on the upper end of the vertical shaft 5 with the possibility of rotation relative to the latter. The lower and upper driving bevel gears 10 and 11 are simultaneously engaged with the driven bevel gear 12, rigidly fixed on the generator shaft 2. On the driving lower 10 and upper 11 bevel gears, respectively, the lower 13 and upper 14 overrunning clutches are installed, which serve to alternately connect and separation of the leading bevel gears 10 and 11 from the vertical shaft 5 depending on the direction of its rotation.

Устройство для использования энергии волн работает следующим образом.The device for using wave energy works as follows.

При набегании волны ближний к ней понтон 3 поднимается на гребне волны, и платформа 1 наклоняется в одну сторону. В результате штанга 4 вместе с кожухом 7 и рабочими колесами 6 описывает дугу в неподвижной воде, приводя во вращение через валы 9 коническую передачу 8 и вертикальный вал 5. С вертикального вала 5 посредством замкнутой нижней обгонной муфты 13 вращение передается на нижнюю ведущую коническую шестерню 10, которая посредством зацепления приводит во вращение по часовой стрелке ведомую коническую шестерню 12 вместе с валом генератора 2. При этом верхняя обгонная муфта 14 разомкнута, и ведущая верхняя коническая шестерня 11 свободно вращается относительно вертикального вала 5 в противоположную сторону.When a wave runs, the pontoon 3 closest to it rises on the crest of the wave, and the platform 1 tilts to one side. As a result, the rod 4, together with the casing 7 and the impellers 6, describes an arc in still water, driving the bevel gear 8 and the vertical shaft 5 through the shafts 9. From the vertical shaft 5, through the closed lower overrunning clutch 13, the rotation is transmitted to the lower driving bevel gear 10 , which, by means of engagement, rotates the driven bevel gear 12 together with the generator shaft 2 in a clockwise direction. In this case, the upper overrunning clutch 14 is open, and the leading upper bevel gear 11 rotates freely relative to the vertical shaft 5 in the opposite direction.

При сбегании волны поднявшийся на гребне волны понтон 3 опускается во впадину, а другой понтон 3 поднимается на гребне, и платформа 1 наклоняется в другую сторону. Штанга 4 вместе с кожухом 7 и рабочими колесами 6 описывает дугу в неподвижной воде, приводя во вращение через валы 9 коническую передачу 8 и вертикальный вал 5 в обратном направлении. С вертикального вала 5 посредством замкнутой верхней обгонной муфты 14 вращение передается на верхнюю ведущую коническую шестерню 11, которая посредством зацепления приводит во вращение ведомую коническую шестерню 12 вместе с валом генератора 2 снова по часовой стрелке. При этом нижняя обгонная муфта 13 разомкнута, и ведущая нижняя коническая шестерня 10 свободно вращается относительно вертикального вала 5 в противоположную сторону.When the wave runs off, the pontoon 3 that has risen on the crest of the wave descends into the depression, and the other pontoon 3 rises on the crest, and the platform 1 leans in the other direction. The rod 4, together with the casing 7 and the impellers 6, describes an arc in still water, causing the bevel gear 8 and the vertical shaft 5 to rotate through the shafts 9 in the opposite direction. From the vertical shaft 5, through a closed upper overrunning clutch 14, the rotation is transmitted to the upper drive bevel gear 11, which, by means of engagement, drives the driven bevel gear 12 together with the generator shaft 2 again clockwise. When this lower overrunning clutch 13 is open, and the leading lower bevel gear 10 rotates freely relative to the vertical shaft 5 in the opposite direction.

Таким образом, применение дополнительной сдвоенной конической передачи с обгонными муфтами позволяет преобразовать возвратно-вращательное движение вертикального вала в одностороннее вращательное движение вала генератора. Это исключает потери энергии на преодоление момента сил инерции ротора генератора при его реверсивном вращении и повышает производительность устройства.Thus, the use of an additional double bevel gear with overrunning clutches makes it possible to convert the reciprocating rotational movement of the vertical shaft into a one-way rotational movement of the generator shaft. This eliminates the loss of energy to overcome the moment of inertia of the generator rotor during its reverse rotation and increases the performance of the device.

Claims

A device for the use of wave energy, containing a floating support, made in the form of a platform with an electric generator installed on it and pontoons fixed at the edges, a rod with a vertical shaft placed inside is rigidly fixed at the bottom of the platform, a horizontal turbine is fixed at the lower end of the rod, having two impellers of opposite rotation located in a casing tapering to the center of the flow section, the device is equipped with a bevel gear connecting the horizontal shafts of the impellers with a vertical shaft, characterized in that it contains an additional double bevel gear with driving lower and upper bevel gears mounted on the upper end of the vertical shaft with the possibility rotation relative to the latter, the lower and upper driving bevel gears are simultaneously engaged with the driven bevel gear rigidly fixed on the generator shaft, and the lower and upper overrunning clutches are installed on the driving lower and upper bevel gears, respectively, which serve to alternately connect and disconnect the drive bevel gears with a vertical shaft depending on the direction of its rotation.