ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2182256

ПРИБОЙНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

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.

ПРИБОЙНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ПРИБОЙНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ПРИБОЙНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА
 
ПРИБОЙНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

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