RU138302U1

RU138302U1 - RECTIVE ROTARY DRIVE OF A FLOATING WAVE POWER PLANT

Info

Publication number: RU138302U1
Application number: RU2013140698/06U
Authority: RU
Inventors: Александр Архипович Темеев; Сергей Александрович Темеев; Андрей Вадимович Николаев
Priority date: 2013-09-04
Filing date: 2013-09-04
Publication date: 2014-03-10

Abstract

Выпрямительный ротационный привод поплавковой волновой электростанции, включающий герметичный корпус, внутри которого установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения груз, подпружиненный относительно корпуса и соединенный с прикрепленным к корпусу механизмом преобразования возвратно-поступательного движения в одностороннее вращательное, который связан через мультипликатор с генератором электрического тока, отличающийся тем, что механизм преобразования возвратно-поступательного перемещения в одностороннее вращательное выполнен в виде двух одинаковых ременных передач с муфтами свободного хода, установленными на валах одноименных шкивов и соединенными общим валом с мультипликатором, причем ременные передачи расположены в параллельных плоскостях симметрично друг другу, а ветви ремней между шкивами ориентированы параллельно направлению возвратно-поступательного перемещения груза, который упруго соединен с одной из ветвей ремня каждой передачи.Rectifier rotary drive of a float wave power plant, including a sealed case, inside which a load is installed with the possibility of reciprocating movement, spring-loaded relative to the case and connected to a mechanism for converting reciprocating motion into one-way rotary motion attached to the case, which is connected through a multiplier with an electric current generator, characterized in that the mechanism for converting the reciprocating movement into one-way rotational is made in the form of two identical belt drives with freewheel clutches mounted on the shafts of the same pulleys and connected by a common shaft with a multiplier, and the belt drives are located in parallel planes symmetrically to each other, and the branches belts between the pulleys are oriented parallel to the direction of reciprocating movement of the load, which is elastically connected to one of the branches of the belt of each transmission.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к устройствам для преобразования возвратно-поступательного линейного движения груза колебательного механизма в однонаправленное вращение ведомого звена, применяемое в поплавковых волновых электростанциях.The utility model relates to the field of engineering, in particular to devices for converting the reciprocating linear motion of the load of the oscillatory mechanism into unidirectional rotation of the driven link, used in float wave power plants.

В патентной заявке США №2009/0146429 раскрыта конструкция преобразователя энергии волн, выполненного в виде поплавка, состоящего из двух соосных плавучих тел, подвижных относительно друг друга. Внутренне тело содержит подпружиненную массу, а трансформация относительного движения тел во вращательное осуществляется через тросо-блочный механизм.U.S. Patent Application No. 2009/0146429 discloses a wave energy converter design in the form of a float consisting of two coaxial floating bodies movable relative to each other. The body internally contains a spring-loaded mass, and the transformation of the relative motion of bodies into rotational is carried out through a cable-block mechanism.

Недостатками устройства являются ограниченные возможности относительного перемещения элементов кинематики и, как следствие, низкий к.п.д. преобразования энергии. Кроме того, существенным недостатком является то, что кинематика расположена снаружи поплавков и подвержена внешнему воздействия, что существенно снижает ее работоспособность и надежность.The disadvantages of the device are the limited possibilities of relative movement of the elements of kinematics and, as a result, low efficiency energy conversion. In addition, a significant drawback is that the kinematics is located outside the floats and is subject to external influences, which significantly reduces its performance and reliability.

В патентной заявке Японии №2002-285946 описано устройство, в котором также применен тросо-блочный механизм, размещенный внутри поплавка. Причем к свободным концам тросов прикреплены противовес и каретка с направляющими. Передача движения к генератору осуществляется через гидравлическую систему с гидронасосом.Japanese Patent Application No. 2002-285946 describes a device that also uses a cable-block mechanism located inside the float. Moreover, a counterweight and a carriage with guides are attached to the free ends of the cables. The movement is transmitted to the generator through a hydraulic system with a hydraulic pump.

К недостаткам системы относятся сложность передаточного механизма (передачи движения) от поплавка к генератору, обуславливающая большие внутренние потери, и низкая надежность тросо-блочной системы с противовесами.The disadvantages of the system include the complexity of the transmission mechanism (motion transmission) from the float to the generator, which causes large internal losses, and the low reliability of the cable-block system with counterweights.

Известно устройство для преобразования возвратно-поступательного движения в одностороннее вращательное, содержащее корпус, установленный в нем не самотормозящийся винтовой механизм, включающий ведущее звено с узлом приложения осевой силы и ведомое звено, установленное с возможностью вращения вокруг своей оси, которое дополнительно оснащено (снабжено) инерционным элементом и шариками. Ведомое звено связано с корпусом и инерционным элементом. Узел приложения осевой силы выполнен в виде ручки со стержнем, при этом торцевые поверхности ведущего звена и ручки, обращенные одна к другой, выполнены фрикционными, а на внутренней поверхности ведущего звена, расположенной параллельно его продольной оси, созданы (выполнены) равномерно размещенные по оси канавки. Каждый шарик, расположенный в соответствующей канавке, предназначен для взаимодействия с наружной поверхностью стержня (патент РФ №2110719).A device is known for converting reciprocating motion into a one-way rotational movement, comprising a housing, a non-self-locking screw mechanism installed in it, including a driving link with an axial force application unit and a driven link mounted for rotation around its axis, which is additionally equipped with an inertial element and balls. The driven link is connected to the housing and the inertial element. The site of application of axial force is made in the form of a handle with a rod, while the end surfaces of the driving link and the handles facing one another are made frictional, and uniformly placed along the axis of the grooves are created (made) on the inner surface of the driving link parallel to its longitudinal axis . Each ball located in the corresponding groove is designed to interact with the outer surface of the rod (RF patent No. 2110719).

Недостатком известного решения является высокая сложность и металлоемкость конструкции, а также низкая надежность.A disadvantage of the known solution is the high complexity and metal consumption of the structure, as well as low reliability.

Известен механизм преобразования возвратно-поступательного линейного движения ведущего звена в одностороннее вращательное движение исполнительного звена, причем движение с ведущего звена передается через, по меньшей мере, одно промежуточное звено и, по меньшей мере, одну обгонную муфту посредством цепной передачи на исполнительное звено. Движение с ведущего звена передается через два промежуточных звена и две встречно ориентированные обгонные муфты посредством цепной передачи на исполнительное звено без потерь времени на холостой ход. В устройстве используется также одновременно два ведущих звена (патент РФ №2451219).A known mechanism for converting the reciprocating linear motion of the driving link into a one-way rotational movement of the actuating link, the movement from the driving link being transmitted through at least one intermediate link and at least one overrunning clutch via a chain transmission to the executive link. The movement from the driving link is transmitted through two intermediate links and two counter-oriented overrunning clutches by means of a chain transmission to the executive link without loss of time for idling. The device also uses simultaneously two leading links (RF patent No. 2451219).

Недостатком конструкции является использование зубчато-реечного механизма для преобразования линейного движения в поворотное и применение цепной передачи. Это снижает надежность и износостойкость конструкции при ударных нагрузках и постоянном изменении частоты и амплитуды линейных перемещений.A design flaw is the use of a rack-and-pinion mechanism for converting linear motion to rotary and using a chain drive. This reduces the reliability and durability of the structure under shock loads and a constant change in the frequency and amplitude of linear movements.

Наиболее близким техническим решением к полезной модели служит Выпрямительный ротационный привод поплавковой волновой электростанции, включающий герметичный корпус, внутри которого установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения груз, подпружиненный относительно корпуса и соединенный с прикрепленным к корпусу механизмом преобразования возвратно-поступательного движения в одностороннее вращательное, который связан через мультипликатор с генератором электрического тока (патент РФ №2016227).The closest technical solution to the utility model is the Rectifier rotary drive of a float wave power plant, including a sealed housing, inside which a load is mounted with the possibility of reciprocating movement, spring-loaded relative to the housing and connected to a mechanism for converting the reciprocating motion into a one-way rotational motion, which connected through a multiplier to an electric current generator (RF patent No. 2016227).

Недостатком данного устройства выступает высокая кинематическая сложность и жесткость передач механизма преобразования возвратно-поступательного движения в одностороннее вращательное с использованием множества шестеренчатых передач. Это приводит к высокой металлоемкости и низкой надежности конструкции.The disadvantage of this device is the high kinematic complexity and rigidity of the gears of the conversion mechanism of the reciprocating motion into a one-way rotational movement using a variety of gears. This leads to high metal consumption and low reliability of the design.

Техническим результатом, достигаемым полезной моделью выступает упрощение конструкции и материалоемкости, повышение эксплуатационной надежности при переменных частотах и амплитудах линейного движения.The technical result achieved by the utility model is to simplify the design and material consumption, increase operational reliability at variable frequencies and amplitudes of linear motion.

Указанный технический результат достигается тем, что механизм преобразования возвратно-поступательного перемещения в одностороннее вращательное выполнен в виде двух одинаковых ременных передач с муфтами свободного хода, установленными на валах одноименных шкивов и соединенными общим валом с мультипликатором, причем ременные передачи расположены в параллельных плоскостях симметрично друг другу, а ветви ремней между шкивами ориентированы параллельно направлению возвратно-поступательного перемещения груза, который упруго соединен с одной из ветвей ремня каждой передачи.The specified technical result is achieved in that the mechanism for converting the reciprocating movement into a one-way rotary movement is made in the form of two identical belt drives with freewheels installed on the shafts of the same pulleys and connected by a common shaft with a multiplier, and the belt drives are located in parallel planes symmetrically to each other and the branches of the belts between the pulleys are oriented parallel to the direction of the reciprocating movement of the load, which is elastically connected with one of the branches of the belt of each gear.

Указанные отличительные признаки существенны.These distinguishing features are significant.

Выполнение механизма в виде двух одинаковых ременных передач с муфтами свободного хода позволяет обеспечить непрерывное одностороннее вращение генератора за счет крепления подпружиненного груза колебательной системы к одной из ветвей каждой передачи. Причем груз соединяется упруго с разноименными ветвями ременных передач. Это позволяет исключить холостой пробег и компенсировать динамическое воздействие при изменении характера колебаний, особенно в крайних точках при возвратно-поступательном движении груза за счет упругости элементов кинематики и фрикционной связи шкивов и ремней.The implementation of the mechanism in the form of two identical belt drives with freewheels allows for continuous one-sided rotation of the generator by attaching a spring-loaded load of the oscillatory system to one of the branches of each transmission. Moreover, the load is connected elastically with the opposite branches of belt drives. This allows you to eliminate idle mileage and compensate for the dynamic effect when the nature of the oscillations changes, especially at the extreme points during the reciprocating movement of the load due to the elasticity of the kinematic elements and the friction coupling of the pulleys and belts.

На фиг. 1 представлена схема выпрямительного ротационного привода поплавковой волновой электростанции при движении груза вниз.In FIG. 1 is a diagram of a rotational rectifier drive of a float wave power plant when the load moves down.

На фиг. 2 представлена схема выпрямительного ротационного привода поплавковой волновой электростанции при движении груза вверх.In FIG. 2 shows a diagram of a rectifying rotary drive of a float wave power plant when the load moves up.

Выпрямительный ротационный привод поплавковой волновой электростанции включает герметичный корпус 1, выполняющий также функцию поплавка, в котором размещен груз 2, подпружиненный относительно корпуса 1 посредством пружины 3. Груз 2 соединен через механизм 4 преобразования возвратно-поступательного перемещения в одностороннее вращательное с мультипликатором 5, который, в свою очередь, соединен с электрогенератором 6. Механизм 4 выполнен в виде двух одинаковых ременных передач 7 и 8 с муфтами свободного хода 9 и 10, установленными на валах 11 и 12 одноименных верхних шкивов 13 и 14. Муфты 9 и 10 соединены общим валом 15 с мультипликатором 5. Груз 2 соединен через упругие элементы 17 и 18 с разноименными ветвями ремней 19 и 20 передач 7 и 8. Нижние шкивы 21 и 22 посредством осей 23 и 24 соединены с корпусом 1.The rotary rectifier drive of the float wave power plant includes a sealed housing 1, which also performs the function of a float, in which a load 2 is placed, spring-loaded relative to the housing 1 by means of a spring 3. The load 2 is connected through a mechanism 4 for converting the reciprocating movement into a one-way rotary movement with a multiplier 5, which, in turn, connected to an electric generator 6. Mechanism 4 is made in the form of two identical belt drives 7 and 8 with freewheels 9 and 10 mounted on shafts 11 and 1 2 top pulleys of the same name 13 and 14. Couplings 9 and 10 are connected by a common shaft 15 with a multiplier 5. The load 2 is connected through elastic elements 17 and 18 with the opposite branches of the belts 19 and 20 of the gears 7 and 8. The lower pulleys 21 and 22 through the axles 23 and 24 are connected to the housing 1.

Выпрямительный ротационный привод поплавковой волновой электростанции работает следующим образом.Rectifier rotary drive float wave power plant operates as follows.

Под действием волн на водной поверхности корпус 1, выполняющий функции поплавка, начинает совершать вертикальные колебания, приводя в движение груз 2, который начинает совершать возвратно-поступательные перемещения. Соединенные с грузом 2 ветви 19 и 20 ременных передач 7 и 8 приводят в движение шкивы 13 и 14. При этом, когда груз совершает движение вниз, рабочий ход совершает передача 7, а передача 8 совершает холостой ход. Муфта 9 передает крутящий момент на вал 15, который, в свою очередь, через мультипликатор 5 передается на электрогенератор 6. Муфта 10 в этот период свободно вращается, не передавая момент от вращающегося в обратную сторону шкива 14. Когда движение груза 2 меняется на противоположное, рабочий ход совершает передача 8, вращая шкив 14 и соответственно муфту 10 в том же направлении, что и шкив 13 и муфта 9 при движении груза 2 вниз. Крутящий момент от муфты 10 передается на мультипликатор 5, а муфта 9 в этот период совершает, в свою очередь, холостой ход. Таким образом приводы 7 и 8 попеременно, в зависимости от направления движения груза 2, вращают мультипликатор 5, а через него и генератор 6 в одну и ту же сторону.Under the action of waves on the water surface, the housing 1, which performs the functions of a float, begins to make vertical vibrations, setting in motion the load 2, which begins to make reciprocating movements. Connected to the load 2 branches 19 and 20 of the belt gears 7 and 8 drive the pulleys 13 and 14. In this case, when the load moves downward, the working stroke makes gear 7, and gear 8 makes idle. The clutch 9 transmits torque to the shaft 15, which, in turn, is transmitted through the multiplier 5 to the electric generator 6. The clutch 10 during this period freely rotates without transmitting the moment from the pulley 14 rotating in the opposite direction. When the movement of the load 2 is reversed, the working stroke is made by transmission 8 by rotating the pulley 14 and, accordingly, the clutch 10 in the same direction as the pulley 13 and the clutch 9 when the load 2 moves down. The torque from the clutch 10 is transmitted to the multiplier 5, and the clutch 9 during this period, in turn, idles. Thus, the drives 7 and 8 alternately, depending on the direction of movement of the load 2, rotate the multiplier 5, and through it the generator 6 in the same direction.

За счет гибких передач, демпферов 17 и 18, а также фрикционного соединения шкивов и ремней, компенсируются динамические нагрузки на привод от изменений характера движения груза 2. Размещение всего механизма привода и автоколебательной системы внутри корпуса 2, позволяет защитить его от воздействия внешней среды и обеспечить наиболее благоприятные условия работы.Due to the flexible gears, dampers 17 and 18, as well as the frictional connection of pulleys and belts, the dynamic loads on the drive are compensated from changes in the nature of the movement of the load 2. The placement of the entire drive mechanism and the self-oscillating system inside the housing 2 allows it to be protected from the external environment and provide the most favorable working conditions.

Claims

A rotary rectifier drive of a float wave power plant, including a sealed enclosure, inside which a reciprocating load is mounted, a load spring-loaded relative to the enclosure and connected to a mechanism for converting the reciprocating motion into a one-way rotational motion, which is connected via a multiplier to an electric current generator, characterized in that the mechanism for converting the reciprocating movement into a one-way rotation The dowel is made in the form of two identical belt drives with freewheels mounted on the shafts of the same pulleys and connected by a common shaft with a multiplier, the belt drives being located in parallel planes symmetrically to each other, and the branches of the belts between the pulleys are oriented parallel to the direction of the reciprocating movement of the load, which is elastically connected to one of the branches of the belt of each gear.