Енергетична система в акваторіях (варіанти)

Реферат: Винахід розкриває варіанти виконання енергетичної системи в акваторіях, призначені для одержання електричної енергії, трансформованої від природного джерела, яким є коливання хвиль морів та океанів. UA 100492 C2 (12) UA 100492 C2 UA 100492 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Енергетична система належить до гідроенергетики. Використовується енергія коливань хвиль в акваторіях. Система призначена для виробітку електроенергії в частинах акваторій з хвилюванням достатньо значних амплітуд. На башті 11, опертій на дно акваторії, знаходяться конструкції трансформації зусиль від плавкамери 1 до електрогенератора 15. Трансформація зусиль відбувається важелями першого та другого ступенів, пов'язаними послідовно. Коливання хвиль відтворює плавкамера, конструкція та форма якої призначена для ефективного сприйняття енергії хвиль. Плавкамера нахилена під кутом від фронту хвиль і далі донизу, зверху вона має випуклу доверху кривизну для створення підйомної сили в разі затоплення хвилею плавкамери, довкола неї жорстко прикріплені паралельні її дну відкрилки 4 для сприйняття ними тиску знизу, коли хвиля підіймає воду, та зменшення занурення, коли хвиля знижує води. Нижче плавкамери знаходиться криволінійна поверхня 14, яка підсилює дію води знизу на плавкамеру, коли хвиля набігає. Плавкамера жорстко поєднана з двома лінійними конструкціями, які позначаються як відгалуження. Двоє відгалужень 2 розташовані паралельно фронту хвиль та спрямовані доверху. Кожне відгалуження у верхній частині нижче його кінця поєднане горизонтальноосьовим шарніром 8 з кінцем плеча важеля першого ступеня 3. Плечі двох важелів першого ступеня паралельні між собою та спрямовані перпендикулярно фронту хвиль. Важелі першого ступеня першого роду спираються через посередництво горизонтально-осьового шарніру 5 кожен на свою опору башти. Над кожним першим плечем важеля першого ступеня розташований стрижень 7 паралельно цьому плечу та в одній вертикальній площині з ним. Кожен стрижень на його кінцях поєднаний горизонтально-осьовими шарнірами, одним з верхнім кінцем відгалуження 9 та другим 10 з верхом виступу, спрямованого доверху від верху башти. Виступ оминає опору важеля. Стрижень з плечем створює паралелограм для забезпечення рухів відгалужень та плавкамери у вертикальному напрямку. Опорна башта оперта на дно акваторії. Башта має по вертикалі дві частини, між якими знаходиться поворотна платформа 12 для верхньої частини. Поворотною платформою плавкамера орієнтується паралельно фронту хвиль. Верхня частина башти має розсувні по вертикалі конструкції 13, які орієнтують знаходження плавкамери на рівні умовного горизонту води в акваторії, коли рівень змінюється від припливів та відпливів. На протилежній стороні від опор важелів першого ступеня знаходяться їх другі плечі 6. Другі плечі сходяться між собою та жорстко поєднуються наприкінці. В місці жорсткого поєднання других плечей зверху прикріплений горизонтально-осьовий шарнір, який є спільним з нижнім кінцем нижньої штанги 17, спрямованої доверху. Нижня штанга на її верхньому кінці має горизонтально-осьовий шарнір, спільний з нижнім кінцем вертикального штока 16. Вісь цього шарніра паралельна осям усіх попередньо названих шарнірів. На верхню частину башти спирається закрита камера, в якій знаходиться електрогенератор. Камера захищає електрогенератор від зовнішніх впливів. Вертикальний шток знаходиться в обоймі 27, яка жорстко прикріплена до дна камери. Обойма є фіксатором та напрямною рухів штоку по вертикалі. В межах камери шток верхнім кінцем поєднаний горизонтально-осьовим шарніром з нижнім кінцем верхньої штанги 18. Верхній кінець верхньої штанги поєднаний горизонтально-осьовим шарніром 44 з кінцем важеля другого ступеня 35. Важіль другого ступеня має на другому кінці кільце 45, яке позначається як силове. Осі шарнірів верхньої штанги та вісь силового кільця паралельні між собою. Силове кільце знаходиться в межах вузла 32, який позначається як компактний. Компактний вузол призначений для трансформування коливань плавкамери разом з важелями першого та другого ступенів в обертання вала 47 відбору потужності, пов'язаного з ротором електрогенератора. Силове кільце, яке обертається при коливаннях важеля другого ступеня, передає силові зусилля складовим конструкціям компактного вузла. Компактний вузол знаходиться наприкінці вала відбору потужності. Компактний вузол має нерухому опору 54, яка жорстко прикріплена до дна камери. Ця опора має два виступи 52 зверху неї для фіксації в одній площині силового кільця. Силове кільце знаходиться посередині компактного вузла між виступами опори та має спільну вісь обертання з валом відбору потужності. Силове кільце має цапфи 53 по його боках, якими воно поєднане з двома підшипниками 46. Підшипники закріплені у виступах опори. Силове кільце розташоване довкола двох паралельних храпових коліс протилежної дії та контактує з ними, передаючи їм силові зусилля по черзі - при прямому та зворотному своєму обертанні при коливаннях важелів. 1 UA 100492 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Храпове колесо 48, яке знаходиться ближче до генератора, має жорстке поєднання з валом відбору потужності. Храпове колесо 49, яке знаходиться далі від генератора, контактує з валом відбору потужності через посередництво підшипника. Обидва храпові колеса контактують між собою через посередництво конусних шестерень 50. Для цього конусні шестерні мають власне обертання довкола нерухомих радіальних стержнів, які жорстко прикріплені довкола нерухомого кільця 51. Нерухоме кільце розташоване довкола вала відбору потужності, має з валом єдину вісь, але не контактує з валом. Нерухоме кільце жорстко поєднане з нерухомою опорою компактного вузла через отвір у силовому кільці. Цей отвір знаходиться з протилежної сторони від важеля та між храповими колесами. На кінці поєднання обох других плечей важелів першого ступеня знаходиться вузол 19 кріплення хвостовика 20. Хвостовик прикріплений до важелів першого ступеня під кутом до тієї площини, в якій знаходяться важелі. Хвостовик від вузла кріплення спрямований під кутом до важелів першого ступеня - донизу та від башти. Вузол кріплення хвостовика дозволяє змінювати величину кута. На протилежному кінці від вузла кріплення хвостовик має балансир 21. Місце приєднання балансира на хвостовику змінюване. Маса балансира змінювана ваговими елементами. Балансир призначений для підсилення підйому плавкамери та її зниження синхронно з хвильовими коливаннями. Енергетична система (другий варіант) складається з парних плавбоксів 33, 34 силової взаємодії розташованих парами поперек фронту хвиль. Парні плавбокси силової взаємодії поєднані в один ряд або кілька паралельних рядів і мають по краях блоки-основи 58 підвищеної остійкості. Блоки-основи поєднані рамними конструкціями. Для виробітку електроенергії система в робочому стані має орієнтування паралельно фронту хвиль. Блоки-основи мають енергетичне обладнання. Плавбокси мають форму прямокутних паралелепіпедів, але зі зрізаним під кутом дном зверху вниз від фронту хвиль. Усі плавбокси мають свободу взаємних зміщень між собою по вертикалі, для чого на одному плавбоксі прикріплені вертикальні напрямні, а на суміжному з ним - елементи ковзання в цих напрямних. На верху другого плавбоксу пари силової взаємодії на опорі знаходиться камера. В камері знаходиться електрогенератор 15. Камера призначена для захисту від зовнішніх впливів. До верхів першого та другого плавбоксів пари силової взаємодії прикріплений важіль першого ступеня першого роду 39, який має опору на краю другого плавбоксу, що межує з першим плавбоксом. Опорою є виступ доверху, який закінчується горизонтально-осьовим шарніром 40, поєднаним з низом важеля першого ступеня. Плече від цієї опори до першого плавбоксу складається з двох частин, поєднаних шарніром 38. Кінцева складова 36 поєднана з верхом першого плавбоксу горизонтально-осьовим шарніром 37. Друге плече важеля першого ступеня розташовано над верхом другого плавбоксу та на кінці має горизонтально-осьовий шарнір. Цей шарнір спільний з нижнім кінцем нижньої штанги 17. Нижня штанга спрямована доверху і на верхньому своєму кінці теж має горизонтально-осьовий шарнір, спільний з нижнім кінцем вертикального штоку 16. Вісь цього шарніру паралельна осям усіх попередньо названих шарнірів. Шток знаходиться в обоймі 27. Обойма має жорстке кріплення до низу камери. Обойма є фіксатором штоку та напрямною його рухів по вертикалі. На верхньому кінці шток має горизонтально-осьовий шарнір, спільний з нижнім кінцем верхньої штанги 18, спрямованої доверху. Верхня штанга має на верхньому кінці горизонтально-осьовий шарнір 44, спільний з кінцем важеля другого ступеня 35. Важіль другого ступеня має на другому кінці силове кільце 45 в межах компактного вузла 32. Компактний вузол знаходиться на валу 47 відбору потужності, пов'язаного з ротором електрогенератора 15. Осі шарнірів верхньої штанги та силового кільця паралельні між собою. Силове кільце через складові конструкції компактного вузла передає силові зусилля валу відбору потужності електрогенератора. Компактний вузол має нерухому опору, яка жорстко прикріплена до дна камери. Енергетична системна за третім варіантом належить до гідроенергетики, і має нерухому опору з електрогенератором та конструкції трансформації силових зусиль від коливань хвиль в акваторіях для виробітку електроенергії. Енергію коливань хвиль сприймає плавкамера. Енергію до електрогенератора трансформують два важелі першого та другого ступенів, які поєднані між собою послідовно. Система прикріплена до опори 26. Опора оперта на дно акваторії. Зверху опори до неї прикріплений електрогенератор 15. Нижче електрогенератора до опори прикріплений 2 UA 100492 C2 5 10 15 20 25 кронштейн 23. До верху кронштейна на його краю прикріплений горизонтально-осьовим шарніром 31 важіль першого ступеня другого роду 22. Важіль першого ступеня поєднаний другим своїм кінцем горизонтально-осьовим шарніром 55 з верхнім кінцем відгалуження 2. Відгалуження спрямоване донизу до плавкамери. Відгалуження жорстко поєднане його нижнім кінцем з плавкамерою. Рухи плавкамери по вертикалі забезпечує стрижень 25 паралельний важелеві першого ступеня, який створює разом з цим важелем паралелограм. Стрижень 25 на його кінцях прикріплений горизонтально-осьовими шарнірами, одним 57 до низу кронштейну на краю його, а другим 30 до відгалуження. До верху важеля першого ступеня приєднана горизонтально-осьовим шарніром 58 штанга 28, спрямована доверху. На верхньому кінці штанга має спільний горизонтально-осьовий шарнір 56 з кінцем важеля другого ступеня 35. Важіль на другому своєму кінці має силове кільце в межах компактного вузла 32. Компактний вузол знаходиться на валу відбору потужності, пов'язаному з ротором електрогенератора. Важелі першого та другого ступенів розташовані в одній вертикальній площині. Осі усіх шарнірів та силового кільця паралельні між собою. Перелік фігур креслення: Фіг. 1 - системна енергетична складова з плавкамерою, балансиром та двома важелями; профіль; Фіг. 2 - системна енергетична складова з плавкмерою, балансиром та двома важелями; план; Фіг. 3 - системна енергетична складова з силовими парними плавбоксами; профіль; Фіг. 4 - системна енергетична складова з силовими парними плавбоксами; план; Фіг. 5 - компактний вузол трансформації силових зусиль до електрогенератора; Фіг. 6 - системна енергетична складова з двома важелями на опорах; профіль. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 30 35 40 45 50 55 60 1. Енергетична система, що має розташований на опорі, що з'єднана з баштою, встановленою на дні акваторії, та поєднаний з генератором вал відбору потужності, важелі з пустотілим поплавком на кінцях, які сприймають енергію коливань хвиль і які є рушійними елементами, при цьому важелі з'єднані з двома храповими колесами, які входять до складу компактного вузла і розміщені на валу з протилежним напрямком обертання останніх, яка відрізняється тим, що поплавок являє собою пустотілу плавкамеру з відкрилками, яка розміщена поперек хвиль і в розрізі має випуклу доверху поверхню, а її нижня частина нахилена під кутом до фронту хвиль і взаємодіє через водний проміжок з напрямною поверхневою конструкцією, що знаходиться нижче плавкамери і має кривизну, яка спрямована від фронту хвиль догори, при цьому плавкамера жорстко з'єднана з двома вертикальними відгалуженнями, кожне з яких має два горизонтально-осьові шарніри, що встановлені один під одним, при цьому перший з них розміщений на кінці відгалуження, другий шарнір прикріплений до відгалуження з протилежної сторони від фронту хвиль і є спільним з кінцем плеча важеля першого ступеня першого роду, обидва важелі першого ступеня розташовані в одній горизонтальній площині, і кожен з них має відповідну опору на башті, між кожним важелем першого ступеня та відповідною опорою розміщений спільний для важеля та опори горизонтально-осьовий шарнір, а перші плечі важелів першого ступеня від опор важелів мають спрямування, перпендикулярне до фронту хвиль, при цьому башта складена з двох вертикальних частин, між якими знаходиться горизонтальна поворотна відносно верхньої частини башти платформа, верхня частина башти виконана з можливістю зміни її довжини за допомогою розсувних по вертикалі конструкцій, вище кожного з шарнірів башта має два виступи, які паралельні відгалуженням і не контактують з важелями, і мають горизонтально-осьові шарніри, які поєднані з шарнірами на кінцях відгалужень стрижнями, паралельними важелям, обидва важелі на протилежній від їх опор стороні мають другі плечі, що мають від опор сходження, яке закінчується жорстким поєднанням останніх, над яким розміщений горизонтально-осьовий шарнір, що з'єднаний з нижнім кінцем нижньої штанги, яка на верхньому кінці має горизонтально-осьовий шарнір, з'єднаний з нижнім кінцем вертикального штока, який знаходиться в обоймі, яка слугує фіксатором штока та напрямною його рухів по вертикалі, і має жорстке кріплення до дна камери, що спирається на башту і вміщує електрогенератор, при цьому в межах камери шток має на верхньому кінці горизонтально-осьовий шарнір, з'єднаний з нижнім кінцем верхньої штанги, яка на верхньому кінці має горизонтально-осьовий шарнір, з'єднаний з кінцем важеля другого ступеня, який має на протилежному кінці силове кільце трансформації зусиль в межах компактного вузла, 3 UA 100492 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 розташованого на валу відбору потужності, з'єднаного з ротором електрогенератора, при цьому осі шарнірів верхньої штанги та силового кільця паралельні між собою, силове кільце розташоване довкола двох паралельних храпових коліс протилежної дії, що входять до складу компактного вузла, та контактує з ними, компактний вузол має нерухому опору, яка жорстко закріплена до камери, силове кільце розміщене між двома виступами нерухомої опори компактного вузла, в яких знаходяться два паралельні підшипники, а силове кільце має цапфи по боках, якими поєднане з підшипниками, причому храпове колесо, яке розташоване ближче до генератора, має жорстке поєднання з валом відбору потужності, з'єднаного з ротором електрогенератора, на кінцевій частині вала відбору потужності розміщено друге храпове колесо, яке контактує з валом через посередництво підшипника, між першим та другим храповими колесами встановлені конусні шестерні, з якими обидва храпові колеса знаходяться у постійному контакті і які мають власне вільне обертання довкола нерухомих радіальних стержнів, що розміщені довкола нерухомого кільця, яке розташоване довкола вала відбору потужності і має з ним спільну вісь, але з валом не контактує і має жорстке поєднання з нерухомою опорою через отвір у силовому кільці, який розташований з протилежної сторони відносно важеля і між храповими колесами, на кінці поєднання обох других плечей важелів першого ступеня розміщено вузол кріплення хвостовика, а хвостовик прикріплений під кутом до башти з можливістю його зміни, крім того хвостовик має балансир на протилежному кінці від вузла кріплення хвостовика, масу якого можливо змінювати за допомогою вагових елементів. 2. Енергетична система, що має пустотілі поплавки, вертикальні коливання яких від коливань хвиль в акваторіях конструкціями трансформують силові дії на вал відбору потужності, кінематично з'єднані з ротором електрогенератора, підключеного до споживача, яка відрізняється тим, що поплавки виконані у вигляді суміжних пустотілих плавбоксів в формі прямокутних паралелепіпедів, дно кожного з яких зрізане під кутом зверху вниз в сторону від фронту хвиль, плавбокси контактують між собою та мають свободу взаємних зміщень по вертикалі, для чого на одному плавбоксі прикріплені вертикальні напрямні, а на суміжному з ним - елементи ковзання в цих напрямних, перший та другий плавбокси розміщені поперек фронту хвиль і поєднані в пару силової взаємодії, а сама система додатково має N пар силової взаємодії, які поєднані в один або кілька паралельних рядів цих пар, орієнтованих паралельно фронту хвиль, на поверхні другого плавбоксу пари силової взаємодії на опорі розміщена закрита камера, в якій встановлено електрогенератор, до верхньої частини першого та другого плавбоксів пари силової взаємодії прикріплений важіль першого ступеня першого роду з опорою на краю другого плавбокса, що межує з першим плавбоксом, опорою слугує виступ, спрямований вгору, який закінчується горизонтально-осьовим шарніром, поєднаним з нижньою частиною важеля, перше плече важеля першого ступеня від опори в сторону першого плавбоксу має дві складові частини, поєднані між собою шарніром, кінцева складова першого плеча поєднана горизонтально-осьовим шарніром з верхом першого плавбоксу, друге плече важеля першого ступеня на кінці в межах другого плавбоксу має горизонтально-осьовий шарнір, спільний з нижнім кінцем нижньої штанги, спрямованої догори, яка на верхньому кінці має горизонтально-осьовий шарнір, спільний з нижнім кінцем вертикального штока, вісь цього шарніра паралельна осям усіх попередніх горизонтально-осьових шарнірів, а шток знаходиться в обоймі, яка має жорстке кріплення до нижньої частини закритої камери, обойма слугує фіксатором штока та напрямною його рухів по вертикалі, який на верхньому кінці має горизонтально-осьовий шарнір, спільний з нижнім кінцем верхньої штанги, що на її верхньому кінці має горизонтально-осьовий шарнір, спільний з кінцем важеля другого ступеня, який на другому кінці має силове кільце в межах компактного вузла на валу відбору потужності, з'єднаного з ротором електрогенератора, при цьому осі шарнірів верхньої штанги та силового кільця паралельні між собою, по обох краях ряди плавбоксів мають блоки-основи підвищеної остійкості, які поєднані рамними конструкціями і є носіями енергетичного обладнання. 3. Енергетична система, що містить нерухому опору з шарнірно закріпленими на ній силовими важелями, кінці плечей яких поєднані з пустотілими поплавками, на якій міститься вал відбору потужності від важелів, з'єднаний з ротором електрогенератора, підключеним до споживача, яка відрізняється тим, що опора закріплена на дні акваторії і має на верхній частині прикріплений електрогенератор, під яким закріплено кронштейн, до якого горизонтально-осьовим шарніром прикріплений важіль другого роду першого ступеня, при цьому на другому кінці силовий важіль першого ступеня горизонтально-осьовим шарніром поєднаний з верхнім кінцем відгалуження, яке жорстко поєднане з поплавком у вигляді пустотілої плавкамери, під важелем першого ступеня прикріплений стрижень з двома горизонтально-осьовими шарнірами на його кінцях, один з яких прикріплений до низу кронштейна, а другий - до відгалуження, створюючи паралелограм, над важелем першого ступеня горизонтально-осьовим шарніром прикріплена її 4 UA 100492 C2 5 нижнім кінцем штанга, яка спрямована догори і яка на верхньому кінці має горизонтальноосьовий шарнір, спільний з кінцем важеля другого ступеня, а важелі першого та другого ступенів знаходяться в одній вертикальній площині, другий важіль на другому своєму кінці має силове кільце, яке розміщене в компактному вузлі на валу відбору потужності, з'єднаного з ротором електрогенератора, при цьому осі усіх шарнірів та силового кільця паралельні між собою. 5 UA 100492 C2 6 UA 100492 C2 7 UA 100492 C2 Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 8