початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2254494

ПЕРЕТВОРЮВАЧ ЕНЕРГІЇ ВІТРУ І ХВИЛЬ

Ім'я винахідника: Алієв А.С.
Ім'я патентовласника: Алієв Абдулла Сіражутдіновіч (RU); Алієва Бесханум Зіядовна (RU)
Адреса для листування: 367003, г.Махачкала, 1-й Садовий пров., 8б, А.С.Аліеву
Дата початку дії патенту: 2003.09.10

Винахід відноситься до області джерел енергії, а саме вітро- і гідроенергії. Технічний результат полягає в значному підвищенні потужності перетворювача енергії та підвищення чутливості до слабких потокам вітру і води. Перетворювач містить взаємопов'язані через важелі обертаються платформи, на кожній з яких встановлена ​​лопать (вітрило), і додатково взаємопов'язаний перетворювач руху і вузол зміни орієнтації та фіксації положення лопаті, встановлені в центрі і взаємодіючі з усіма лопатями і флюгером, встановленим і в центрі перетворювача. У хвильовому варіанті перетворювача енергії вітру і хвиль обертові платформи виконані у вигляді герметичних камер обтічної форми, на яких встановлені плоскі лопаті і пов'язані з ними нерухомо зірочки, з можливістю вільного обертання навколо вертикальних стійок, при цьому зірочки через ланцюга і троси кинематически пов'язані з відповідними сегментними зірочками.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до області джерел енергії, а саме хвильової і вітрової енергії, і перетворення їх в інші види, переважно в електричну.

Відома вітроенергетична установка [1] з використанням основного робочого елемента у вигляді лопаті, встановленого на платформах, які в свою чергу з'єднані в склад, початок і кінець якого з'єднані разом, тобто утворюють кільце. Склад встановлюється на відповідних розмірів рейковий шлях. Парус має найбільший коефіцієнт використання вітрової енергії. Потужність, що розвивається установкою, відбирається від вала коліс платформи.

Недолік зазначеної вітроенергетичної установки полягає в тому, що орієнтація вітрила змінюється синхронно на всьому протязі часу проходу платформи по кільцевому шляху. За цей час парус робить напівоберт (180 °) навколо своєї осі (щогли).

Відомий і вітродвигун [2], який за своїми конструктивними ознаками може бути вказаний як аналога пропонованого перетворювача енергії.

Даний аналог містить вертикальний вал, вертикальні лопаті, флюгер і механізм регулювання. На валу закріплений диск, лопаті виконані у вигляді плоских пластин і встановлені на диску з можливістю повороту щодо їх вертикальних осей, на кореневих частинах яких закріплені верхні магніти, які взаємодіють з нижніми магнітами. Останні розміщені на поворотній платформі, пов'язаної з флюгером.

Механізм регулювання забезпечений відцентровим регулятором швидкості обертання з повзуном, клином і пластиною, що взаємодіють один з одним. При цьому пластина встановлена ​​на платформі з можливістю лінійного переміщення в напрямку, перпендикулярному площині флюгера. Повзунок відцентрового регулятора пов'язаний через клин з пластиною, яка взаємодіє з нижніми магнітами.

При взаємодії верхніх магнітів, жорстко закріплених на осях лопатей, з нижніми магнітами, закріпленими на рухомій платформі, відбувається зміна орієнтації лопатей щодо напрямку вітру.

Кожна з лопатей на активній ділянці приймає положення, перпендикулярне напрямку вітру, а на пасивному - вздовж напрямку.

Як недолік зазначеного аналога можна вказати його конструктивну складність. Це пов'язано з необхідністю установки магнітів і одночасної зміни їх орієнтації по всьому колу, де проходить коренева частина вертикальної осі лопатей (вітрил).

Зазначена особливість призводить до того, що дану конструкцію важко реалізувати в агрегатах значної потужності.

Відома і вітроелектрична установка [3], яка може бути вказана в якості найближчого аналога винаходу (прототипу). Вона містить встановлені на круговому шляху (замкнута колія) взаємопов'язані платформи, кожна з яких, в свою чергу, включає кінематично пов'язану вагонетку (візок) і лопата (вітрило).

Як недолік прототипу можна вказати конструктивну складність установки, а й те, що його неможливо використовувати для перетворення енергії хвиль.

Технічний результат полягає в значному підвищенні потужності вітроенергетичної установки за рахунок одночасного перетворення енергії поступального і поперечного руху хвиль і забезпечується за рахунок того, що перетворювач енергії вітру і хвиль, що містить взаємопов'язані через важелі обертаються платформи, на кожній з яких встановлена ​​лопать (вітрило) має додатково взаємопов'язаний перетворювач руху і вузол зміни орієнтації та фіксації положення лопаті, встановлені в центрі і взаємодіючі з усіма лопатями і флюгером, встановленим і в центрі перетворювача.

Вузол зміни орієнтації та фіксації положення лопаті містить фланець, встановлений на втулці лопаті з можливістю повороту на 30 ° і пов'язаний нерухомо з зовнішньої шліцьовій напівмуфтою і фіксатором положення ланцюгів, взаємодіючих відповідно з внутрішньої шліцьовій напівмуфтою і взаємно зсунутими відносно один одного на 60 ° і з'єднаними нерухомо сегментними зірочками, при цьому внутрішня шліцьова полумуфта, встановлена ​​з можливістю вертикального зміщення, за допомогою пружини пов'язана з установочними кільцем і взаємодіє через кільце з профільним торцем з віджимними підшипниками.

Перетворювач містить пов'язані горизонтальну лопать, встановлену на горизонтальному кронштейні, закріпленому над поплавковою камерою і зірочку, а пари сегментних зірочок через ланцюг і трос пов'язані із зірочками, встановленими у відповідних взаємно протилежних горизонтальних лопатях.

Перетворювач руху містить обертовий на нерухомій стійці корпус і вихідний вал, на якому в два яруси встановлені кинематически пов'язані верхні і нижні обгінні муфти і центральні конічні шестерні, кожна з яких входить в зчеплення з шестернями-сателітами, розміщеними по периметру бокової поверхні корпусу через рівні проміжки одна над іншою по вертикалі, при цьому шестерні-сателіти через відповідні обгінні муфти пов'язані з храповими колесами, важелі обертання яких через втулки з'єднані нерухомо з наконечниками відповідних спарених важелів, крім того, вихідний вал через конічні шестерні пов'язаний з електрогенератором (насосом), встановленим на торці нерухомою стійки.

На осях обертання нижніх коліс-сателітів встановлені другі храпові колеса, взаємодіючі і з важелями перших храпових коліс, і через верхні і нижні циліндричні шестерні з відповідними верхніми обгінними муфтами і шестернями-сателітами.

Обертові платформи виконані у вигляді каркаса пірамідальної форми, на кожному з яких встановлені штанга і пов'язана з нею нерухомо верхня зірочка з можливістю вільного обертання на вертикальній стійці, крім того, вони містять жорстко встановлені на одній втулці нижні і верхні зірочки, при цьому верхні зірочки через ланцюг пов'язані із зірочками, встановленими на втулках двох половин лопатей, середні зірочки через ланцюг пов'язані із зірочкою, встановленої додатково на втулці флюгера, а нижні зірочки через ланцюга і трос - з відповідними сегментними зірочками.

Кожна обертається платформа містить додатково кінематично пов'язані двухшліцевую муфту, фланець і кільце з профільним (Двомуфтовий) торцем, взаємодіє з двома підшипниками, встановленими на каркасі платформи, верхня торцева площина якого через знову введену пружину взаємодіє з фланцем, встановленим на одній втулці з верхньої зірочкою з можливістю вертикального зміщення і зчеплення через двухшліцевую муфту з середньою зірочкою, пов'язаної з флюгером і двома половинами лопаті.

Обертають платформи виконані у вигляді герметичних камер обтічної форми, на яких встановлені плоскі лопаті і пов'язані з ними нерухомо зірочки, з можливістю вільного обертання навколо вертикальних стійок, при цьому зірочки через ланцюга і троси кинематически пов'язані з відповідними сегментними зірочками.

	На фіг.1 зображений загальний вид перетворювача енергії вітру і хвиль, де: 1 - стійка перетворювача; 2 - обертається платформа (поплавкові камера); 3 - лопать; 4 - перетворювач руху; 5 - важелі спарені; 6 - вузол для зміни орієнтації та фіксації положення лопатей 3; АВБ і БСА - активний і пасивний ділянки обертання поплавкової камери 2 відповідно.
	На фіг.2 наведена кінематична зв'язок між поплавковою камерою 2 (вітрової варіант обертання) з перетворювачем руху 4, 7 - нерухома стійка; 8 - завзяте кільце; 9 - завзятий підшипник; 10 - провідна шестерня; 11 - ведена шестерня; 12 - вал редуктора електрогенератора (насоса); 13 - плоскі шарніри; 14 - зірочка; 15 - ланцюг; 16 - трос; 17 - блочки.
	На фіг.3 зображений хвильової варіант обертання поплавця платформи 2 (камери), де 2К - кронштейн горизонтальний.
	На фіг.4 зображена конструкція вітрового варіанти поплавковою платформи 2, де: 18 - вертикальна стійка лопаті 3; 19 - втулка лопаті 3; 20 - завзятий підшипник.
	На фіг.5 зображена конструкція автономного вітрового варіанту платформи, що обертається 2, де: 21 - каркас пірамідальний; 22 - колесо; 23 - завзятий підшипник: 24 - коромисло; 25 - середня зірочка; 26 - втулка; 27 - нижня зірочка; 28 - верхня зірочка; 29 - ланцюг; 30 - зірочки двох половин лопаті 3.
	На фіг. 6 представлений другий варіант конструкції обертових платформ 2, де кожна лопать 3 має автономний варіант вузла 6 зміни орієнтації та фіксації положення двох половинок лопатей 3, де: 31 - двухшліцевая муфта зчеплення; 32 - фланець; 33 - втулка сполучна; 34 - палець спрямовує; 35 - паз вертикальний; 36 - верхня торцева площина каркаса; 37 - пружина; 38 - кільце з профільним (Двомуфтовий) торцем; 39 - підшипники віджимні; 40 - кріплення підшипників.
	На фіг.7 зображений вид В-В по фіг.6.
	На фіг. 8 зображена конструкція вузла 6 для зміни орієнтації та фіксації положення лопатей 3, де: 41 - кільце установче; 42 - фланець; 43, 44 - внутрішня і зовнішня шліцьові напівмуфти; 45 - сегментні зірочки; 46 - кільця проміжні; 47 - підшипник; 48 - кільце з профільним (кулачковим) торцем; 49 - профіль торця кільця 48; 50 - пружина; 51 - друга завзяте кільце; 52 - другий завзятий підшипник; 53 - шліци полумуфт 43, 44; 54 - ланцюг; 55 - скоба з двома зубцями; 56 - пружина; 57 - завзяте кільце (прокладка) 58 - наполеглива планка; 59 - бічна напрямна; 60 - напрямні стрижні; 61 - вихідний вал; 62 - провідна шестерня; 63 - ведена шестерня; 64 - електрогенератор (насос); 65 - підставка; 66 - фіксатор (болт).
	На фіг.9 зображений вид на внутрішню 43 і зовнішню 44 шліцьові напівмуфти.
	На фіг. 10 зображений вид розгортки профільного торця 49 кільця 48.
	На фіг.11 зображений флюгер конічної форми, де: 67 - флюгер конічний; 68 - втулка циліндрична; 69 - радіальні стійки; 70 - важіль трубчастий горизонтальний; 71 - паз; 72 - палець; 73 - трос; 74 - упор; 75 - блочки; 76,77,78 - важелі перший, другий і третій відповідно; 79 - пружина; 80 - паз; 81- втулка флюгера 67.
	На фіг.12 зображений вид А-А по фіг.11.
	На Фіг.13 наведена кінематична схема ланцюгової зв'язку між сегментними зірочками 45 і зірочками 14, встановленими на втулках одинарних лопатей 3.
	На фіг. 14 зображений третій варіант для зміни орієнтації та фіксації положення вертикальних і горизонтальних лопатей, де на втулці 81 флюгера 67 встановлена ​​додаткова зірочка 82.
	На фіг. 15 приведена кінематична схема ланцюгових зв'язків між сегментними зірочками 45 і нижніми зірочками 27, встановленими на втулках 26 лопатей 3, що складаються з двох половинок і забезпечують їх поворот у взаємно протилежних напрямках на кут ± 90 °.
	На фіг. 16 приведена кінематична зв'язок ланцюгової передачі між зірочкою 82, встановленої на стійці флюгера 67 і середніми зірочками 25, встановленими на коромислах 24 лопатей 3, що складаються з двох половинок.
	На фіг. 17 зображений перетворювач руху 4, поєднаний з вузлом 6 зміни орієнтації лопатей 3, де: 83 - вихідний вал перетворювача 4; 84 - корпус перетворювача руху 4 ;. 85 - кришка перетворювача руху 4; 86 - диск нерухомий; 87 - верхня і нижня обгінні муфти; 88, 89 - верхня і нижня центральні конічні шестерні; 90 - шестерні-сателіти; 91 - храпове колесо; 92 - обгону муфта; 93 - собачка (див. Фіг.19); 94 - важіль храпового колеса 91; 95 - втулка; 96 - вісь шестерні-сателіти; 97 - наконечник спареного важеля 5 (див. Фіг.19); 98 - шестерня ведуча; 99 - генератор (насос); 100 - пружина.
	На фіг.18 зображений другий варіант перетворювача руху, де: 101, 102 - перша і друга циліндричні шестерні; 103 - друга спаренное храпове колесо; 104 - друга собачка; 105 - наконечник одиночного важеля.
	На фіг.19 зображений перетворювач енергії вітру і хвиль з першим варіантом перетворювача руху по фіг.8; де: 106, 107 - провідна і відома конічні шестерні; 108 - електрогенератор (насос); 109 - диск нерухомий; 110 - фіксатор кутового положення.

Перетворювач 4 встановлюється в море на нерухомій вертикальній стійці 7 так, щоб поплавкові камери 2 і перетворювач руху 4 виявилися на рівні моря. Стійка 7 встановлюється на залізобетонній основі з бічними підпорами. Перетворювач 4 може бути і підвішений над рівнем моря за допомогою горизонтальної балки.

Поплавковая платформа 2 являє собою герметичні камери обтічної форми типу торпеди. На Фіг.3 поплавкові камери 2 мають форму циліндра. Бажано виконати їх з пластику.

Лопаті 3 встановлюються над герметичними поплавковими камерами 2 на вертикальних стійках 18, і вони змінюють свою орієнтацію на кут ± 90 ° щодо напрямку вітру або хвиль.

Для збереження вертикального положення лопатей 3 використовуються спарені важелі 5. Вони складаються з двох паралельних однакових стрижнів, кінці яких за допомогою плоских шарнірів 13 прикріплені до бічних поверхонь перетворювача руху 4 і поплавцевих платформ 2. При підйомі і опусканні платформи 2 на хвилях стійка 18 лопаті 3 зберігає своє вертикальне положення.

На фіг.1 при зазначеному напрямку вітру або хвиль ділянку АВБ обертання платформи 2 є активним, а ділянку БСА - пасивним. На активній ділянці лопаті 3 орієнтовані перпендикулярно, а на пасивному - вздовж напрямку вітру або хвиль.

При такій орієнтації лопатей 3 поплавкові платформи 2 обертаються навколо вертикальної стійки перетворювача 7 за годинниковою стрілкою.

Вертикальна нерухома стійка 7 встановлюється на дні моря біля берега так, щоб перетворювач руху 4 виявився над рівнем моря. Паралельні спарені важелі 5 за допомогою плоских шарнірів 13 встановлені один над іншим і орієнтовані в вертикальній площині. Вони забезпечують вертикальність стійки лопаті 18 при її обертанні навколо стійки 7. Перетворювач руху 4 вільно обертається на нерухомій стійці 7. Для цього на стійці 7 зварено нерухоме завзяте кільце 8 і встановлений наполегливий підшипник 9.

Над перетворювачем руху 4 на стійці 7 виявлено і вузол 6 для зміни орієнтації та фіксації положення лопатей 3. Електрогенератор 12 встановлюється на горизонтальному диску, закріпленому на верхньому торці стійки 7. На валу генератора 12 встановлена ​​ведена шестерня 11. Обертання від відомої шестерні на генератор 12 має бути передано через редуктор.

Редуктор необхідний для узгодження швидкості обертання веденої шестірні 11 зі швидкістю обертання ротора електрогенератора 12.

На втулці 19 нерухомо встановлені лопать 3 і зірочка 14. Вони мають можливість вільно обертатися навколо вертикальної стійки 18 і лопаті 3. Стійка 18 встановлена, в свою чергу, нерухомо по центру поплавковою платформи 2. Поплавковая камера 2 повинна бути герметичною і мати обтічну форму, типу торпеди. Підйомна сила камери поплавця 2 повинна бути такою, щоб забезпечити надводна положення зірочки 14, встановленої в кореневій частині лопаті 3.

Зірочка 14 знаходиться в зчепленні з ланцюгом 15, яка потім переходить в пов'язані з нею з ланцюгом з обох кінців троси 16. Троси 16 з'єднують обидва кінці ланцюга 15 з кінцями ланцюга 54, що входять в зчеплення з сегментними зірочками 45. Таким чином, утворюється замкнуте з'єднання , передає обертання на кут + 60 ° від сегментних зірочок 45 на відповідні зірочки 14 взаємно протилежних лопатей 3 і повертають їх відповідно на кути ± 90 °.

Лопать по фіг.3 має подовжену в горизонтальному напрямку форму. Лопать 3 встановлюють поруч з поплавковою камерою 2 на горизонтальному кронштейні 2 до, закріпленому над поплавковою камерою 2.

Така установка лопаті 3 забезпечує максимальний відбір енергії морської хвилі в самому рухомому поверхневому шарі його переміщення.

При необхідності одночасного використання енергії горизонтального переміщення хвиль і вітру на одному валу із зірочкою 14 можуть бути встановлені дві лопаті 3: для вітру - зверху і для хвилі - знизу.

Лопать 3 і зірочка 14, встановлені нерухомо на втулці 19, вільно обертаються на вертикальній стійці 18. Вертикальність стійки 18 лопаті 3 забезпечується за допомогою паралельних спарених важелів 5. Плоскі шарніри 13, нерухомо встановлені на певній відстані на бічних поверхнях перетворювача руху 4 і поплавковою платформи (камери) 2, при взаємодії з паралельними і однаковими спареними важелями 5 забезпечують вільне хитання платформ 2 на хвилях. При цьому стійки 18 лопатей 3 зберігають вертикальне положення по всій траєкторії їх обертання навколо центральної стійки незалежно від висоти хвилі.

На фіг.5 приведена конструкція вітрового наземного варіанту платформи, що обертається 2. У цьому варіанті перетворювача немає необхідності в перетворювачі руху 4. Платформи 2 виконані у вигляді каркаса пірамідальної форми 21. Каркас створює мінімальний опір зустрічному потоку повітря при своєму обертанні і забезпечує стійке вертикальне положення лопаті 3, що складається з двох половин. Каркас 21 встановлений на двох колесах 22. На верхньому торці каркаса 21 на наполегливому підшипнику 23 встановлено коромисло 24, з яким нерухомо пов'язана середня зірочка 25. Коромисло 24 за допомогою середньої зірочки 25 вільно повертається навколо втулки 26. На цій втулці 26 нерухомо встановлені нижня 27 і верхня 28 зірочки. Верхня зірочка 28 за допомогою ланцюга 29 взаємодіє з двома зірочками 30, встановленими на втулках двох половин лопаті 3 (см.фіг.5 і 6). При цьому нижня зірочка 27 через ланцюг 29 і трос взаємодіє з сегментними зірочками 45.

Середня зірочка 25 через ланцюг 29 взаємодіє із зірочкою 82, встановленої нерухомо на стійці флюгера 67.

При зміні напрямку вітру змінюється орієнтація флюгера 67. Це призводить до обертання зірочки 82, встановленої на втулці 81 флюгера 67. За допомогою ланцюга 29 це обертання передається на середні зірочки 25, встановлені на коромислах 24 всіх лопатей 3 перетворювача. Таким чином, здійснюється орієнтація коромисел 24 лопатей 3 щодо напрямку вітру.

Зміна орієнтації лівої і правої половин лопатей 3 щодо коромисла 24 здійснюється за допомогою зірочок 30, встановлених на втулках 26, і верхньої зірочки 28. Кінематична схема їх з'єднання за допомогою ланцюга 29 приведена на фіг. 13.

Верхня зірочка 28, закріплена на одній втулці 26 з нижньої зірочкою 27, двічі за період в точках а і б змінюють своє кутове положення на кут ± 90 °. Така зміна кутового положення зірочок 27, 28 здійснюється за допомогою ланцюгової зв'язку нижньої зірочки 27 кожної пари протилежно розташованих лопатей 3 з відповідною секцією сегментних зірочок 45.

Зміна кутового положення сегментних зірочок 45 на кут 60 ° при їх обертанні навколо нерухомої стійки 7 перетвориться в обертання нижньої зірочки 27 на кут ± 90 °. Так як в цілому за період ланцюг 29 не змінює своє положення щодо зірочок, її можна в цілях економії замінити тросом. Троси з'єднують кінці двох ланок ланцюга 29, утворюючи замкнуту ланцюг згідно кінематичній схемі на Фіг.13.

Другий варіант конструкції платформи, що обертається 2 на фіг.6. відрізняється від конструкції на фіг. 5 тим, що має автономний вузол 4 зміни орієнтації та фіксації положення двох половин лопаті 3.

Це досягається тим, що середня зірочка, що утримує орієнтацію коромисла щодо направлення флюгера (вітру), через двухшліцевую муфту зчеплення 31 пов'язана з фланцем 32. Фланець 32 встановлений на сполучної втулки 33 з можливістю вільного переміщення по вертикалі. Для цього в сполучної втулки 33 нерухомо встановлений палець направляючий 34, який ходить по пазу вертикальному 35 у фланці 32. Обертання фланця 32 за допомогою втулки 33 передається верхньої зірочці 28. Для зміни орієнтації двох половинок лопаті 3 використовується обертання платформи 2 навколо центрального колеса. На верхній торцевій площині каркаса 36 встановлені завзятий підшипник і коромисло, пов'язані з середньою зірочкою. Ця зірочка, в свою чергу, через двухшліцевую муфту зчеплення 31 (див. Фіг.7) пов'язана з фланцем 32. Фланець 32 за допомогою пружини 37, яка працює на закрутку і на стиск, пов'язаний з верхньої торцевої площиною обертового каркаса 36.

Пружина 37 при обертанні каркаса 36 закручується на 180 °. У точках а і б кулачкові виступи профільного торця кільця 38 наштовхуються на віджимні підшипники 39. За допомогою кріплень 40 підшипники 39 встановлені на бічних стійках каркаса 36. При віджиманні кільця 38 і фланця 32 вниз шліци муфти зчеплення 31 виходять з зчеплення один з одним. При цьому фланець 32, а й пов'язана з ним верхня зірочка 28 повертаються на 180 ° відносно нерухомого коромисла 24. При співвідношенні числа зубів верхньої зірочки Z ₁ з числом зубів Z ₂ зірочок 30, встановлених на втулках двох половинок лопатей 3, Z ₁ / Z ₂ = 1/2. Останні змінюють свою орієнтацію на 90 °. Після зміни зазначеної орієнтації фланець 32 знову входить в зчеплення з середньою зірочкою 25, що здійснюється за допомогою муфти 31. Таким чином, фіксується положення двох половинок лопатей 3 на всьому протязі активних і пасивних ділянок обертання платформ 2. На активній ділянці половинки лопатей 3 орієнтовані перпендикулярно напрямку вітру, а на пасивному - уздовж зазначеного напрямку.

На фіг.8 приведена конструкція вузла 6 для зміни орієнтації та фіксації положення лопатей 3.

На торці вертикальної стійки 7 нерухомо встановлюється друга завзяте кільце 51 і другий завзятий підшипник 52. Над підшипником 52 зверху встановлюють фланець 42 з фіксатором кутового положення (болт) 66. Залежно від напрямку вітру або хвилі змінюється кутове положення фланця 42, до якого кріпиться вузол 6 для зміни орієнтації та фіксації положення лопаті 3. Зовнішня шестішліцевая полумуфта 44 кріпиться до фланця 42. Одночасно при зміні кутового положення фланця 42 змінюється і фіксується кутове положення кільця з профільним (кулачковим) торцем 48. Вузол 6 для зміни орієнтації лопатей 3 включає в себе конструктивні елементи 43-55. Елементи 56-61 відносяться до фіксатора положення лопатей 3. Вузол 6 зміни орієнтації забезпечує через кожну 1/6 періоду обертання (60 °) поворот лопатей 3 на кут ± 90 ° при наявності у перетворювача шести лопатей 3. При чотирьох лопатях 3 цей кут складає 90 °, а при восьми лопатях -45 °. Відповідно змінюється її число шліців у полумуфт 43 і 44 і кулачків профільного торця 49.

Вузол 6 зміни орієнтації лопатей 3 є рухомим щодо фланця 42. При цьому кутове положення фіксатора положення лопатей 3 не змінюється. Вузол 6 зміни орієнтації положення лопатей 3 складається з нерухомо з'єднаних один з одним внутрішньою шліцьовій напівмуфти 43, взаємно зсунутих на 60 ° сегментних зірочок 45, кілець проміжних 46 і кільця з віджимними підшипниками 47 (див. Фіг.8).

Віджимні підшипники 47 переміщаються по профільному (кулачкового) торця 49 кільця 48. Зігнуті кінці другої пружини 50 забезпечують постійний притиск підшипника 47 до профільного торця 49 кільця 48.

Взаємодія підшипника 47 з кулачковими виступами профільного торця 49 призводить до підйому внутрішньої шліцьовій напівмуфти 43 і виводить її з зчеплення з зовнішньої напівмуфтою 44. Заведена до цього пружина 50 повертає на 60 ° за годинниковою стрілкою сегментні зірочки 45. Тільки одна зірочка з шести сегментних зірочок 45 входить в зчеплення з відповідною ланцюгом з шести і повертає одну з лопатей 3 (в т. a) на кут + 90 °, іншу - (в т. б) на кут -90 °.

Після цього шліци полумуфт 43 і 44 знову входять в зчеплення один з одним. Так як верхній кінець пружини 50 входить в отвір внутрішньої шліцьовій напівмуфти 43, починається закрутка пружини 50 на 60 °. Накопичення енергії закрутки пружини 50 змінює через 1/6 періоду обертання платформ 2 орієнтацію наступної пари лопатей 3, що опинилися в цей час в точках а і б траєкторії їх руху навколо вертикальної стійки (див. Фіг.1).

У наступні полперіода з лопатями 3 взаємодіють послідовно нижні сегментні зірочки 45 кожної з трьох пар. При цьому кут повороту лопатей 3 в кожній парі змінюється на протилежний. Таким чином, кожна з лопатей 3 змінює своє положення на кут ± 90 ° в точках а і б. У точці а лопать 3 встановиться перпендикулярно напрямку вітру (або хвилі), а в точці б - стає вздовж зазначеного напрямку.

Кутове положення шестішліцевих полумуфт 44 жорстко пов'язано з кутовим положенням профільного торця 49 кільця 48.

При зміні напрямку вітру або хвиль необхідно міняти кутове положення фланця 42 і кільця 48 з профільним (кулачковим) торцем 49 і фіксувати кутове положення болтом 66.

Кільце установче 41 має отвір для утоплення нижнього кінця пружини 50. концентрично виточення в установленому кільці перешкоджає радіальним переміщенням обертають елементів вузла 6 для зміни орієнтації лопатей 3.

Фіксатор положення лопатей 3 містить три однакові висуваються підпружинені секції. Кожна секція при цьому включає в себе скобу з двома зубцями 55, пружину 56, прокладки 57, наполегливу планку 58 і дві бічні напрямні 59.

Кожна секція охоплює пару ланцюгів 54 і фіксує їх положення в період між циклами їх зчеплення з сегментними зірочками 45.

Зуби у всіх скобах 55 знаходяться на одній вертикалі і по черзі взаємодіють з відповідними сегментними зірочками 45. Розклинювання зубця 55 вузла 6 фіксації положення лопатей 3 відбувається, коли відповідна сегментна зірочка 45 (одна з двох) підходить до верхнього або нижнього зубця 55 і виштовхує зубець з ланцюга 54. При цьому обидві ланцюга 54 звільняються, і відбувається зміщення пов'язаних між собою ланцюгів 54 в ту і іншу сторони, в залежності від того, яка з сегментних зірочок 45 (верхня або нижня) взаємодіє з ланцюгом.

Зубці 55 в скобах в кожній секції з'єднані один з одним на певній відстані між ними. Це відстань залежить від відстані між двома ланцюгами 54 і визначається товщиною прокладки 57. Пружина 56 встановлюється між наполегливої ​​планкою 58 і прокладкою 57. Вона забезпечує необхідне зусилля для заклинювання зубця 55 в ланцюг 54 і для його расклинивания при підході відповідної сегментной зірочки 45.

Всі три секції фіксатора положення 6 з'єднані нерухомо з фланцем 42, кутове положення якого задається і фіксується болтом 66. При цьому кутове положення фланця 32 щодо настановного кільця 41 може змінюватися автоматично залежно від напрямку і швидкості вітру.

Для запобігання кутових зміщень вузла 6 фіксації положення лопатей 3 щодо внутрішньої шліцьовій напівмуфти 43 його встановлюють на двох паралельних напрямних стрижнях 60. Стрижні 60, в свою чергу, нерухомо встановлюють на кільці 46 з віджимними підшипниками 47.

Перетворювач енергії вітру і хвиль може працювати без перетворювача руху 4, що суттєво спрощує конструкцію перетворювача. При цьому використовується енергія тільки поточного середовища - вітру або води.

Перетворювач руху використовується, коли необхідно перетворити енергію підйому та опускання поплавковою платформи 2 (камери) на хвилях.

Слід зазначити, що перетворювачі руху на фіг. 17 і на фіг.18 можуть бути використані автономно без пристрою 6 для зміни орієнтації та фіксації положення лопатей 3 і без лопатей 3, з одним або декількома поплавковими камерами 2 (без лопатей 3) в якості самостійного хвильового двигуна.

На фіг. 8 наводиться конструкція перетворювача енергії вітру і хвиль без перетворювача руху 4.

У цьому випадку на вертикальній стійці 7 за допомогою наполегливої ​​кільця 8 і наполегливої ​​підшипника 9 встановлюється обертається установче кільце 41, яке з'єднується з допомогою плоских шарнірів 13 і важелів з обертовими на колесах (або плаваючими) платформами 2, на яких встановлені лопаті 3 і пов'язані з ними зірочки 14. Кільце 41 з'єднане нерухомо з співвісним вихідним валом 61 і ведучою шестірнею 62 перетворювача.

Провідна шестерня 62 передає обертання на провідну шестерню 63, встановлену на валу редуктора електрогенератора (насоса). Електрогенератор 12 встановлений на підставці 65, закріпленої нерухомо на стійці 7.

При використанні перетворювача руху (ПД) роль настановного кільця 41 грає корпус 84 перетворювача руху 4.

Для автоматичного регулювання швидкості обертання вихідного вала 61 перетворювача необхідно з випередженням або із затримкою щодо напрямку вітру (а-б) змінювати орієнтацію лопатей 3. При цьому кут зсуву може змінюватися в межах від 0 до 45 ° залежно від швидкості вітру або хвиль. При ураганних швидкостях (понад 40 м / с) при куті зсуву 45 ° відбувається самоторможіння перетворювача, тому що позитивний і негативний моменти обертання, створювані лопатями 3 на активному і пасивному ділянках траєкторії їх обертання, компенсують один одного.

Для вирішення даного завдання використовуються флюгер форми усіченого конуса (см.фіг.11), який взаємодіє з фланцем 42. Залежно від швидкості вітру кутове положення фланця 42 повинно регулюватися в межах від 0 до 30 °.

Це кутовий зсув в 30 ° за допомогою ланцюгової передачі перетворюється в кут 45 °, на який зміщується фаза перемикання орієнтації лопатей 3. Для цього відношення числа зубів сегментних зірочок Z ₁ до числа зубів нижніх зірочок 27 Z ₂ має дорівнювати Z ₁ -2, Z ₂ -3.

Флюгер конічної форми 67 на фіг. 11 містить циліндричну втулку 68 і радіальні стійки 69. При цьому втулка 68 вільно переміщається в подовжньому напрямі по горизонтальному трубчастого важеля 70. Одним кінцем важіль 70 нерухомо під кутом 90 ° з'єднаний з втулкою 81 флюгера 67, іншим кінцем трос 73 пов'язаний з флюгером 67.

Натягнутий по осі трубчастого важеля 70 трос 73 переміщує флюгер 67 до упору 74.

Трос 73 за допомогою двох блочков 75, встановлених на кінцях важелів 76, нерухомо пов'язаних зі стійкою 81 флюгера 67, передає переміщення флюгера 67 на важіль 78. Важіль 78 нерухомо з'єднаний з фланцем 42 і за допомогою пружини 79, інший кінець якої пов'язаний з втулкою флюгера 81, фіксує початкове положення фланця 42.

Сила натягу пружини 79 повинна забезпечити необхідне зусилля притиснення флюгера 67 до упору 74.

Підбираючи параметри пружини, а й флюгера - площа бічної поверхні, діаметри верхнього і нижнього торцевих перетинів, можливо налаштувати перетворювач так, щоб швидкість обертання вихідного вала не змінювалася при зміні швидкості вітру в широкому діапазоні швидкості вітру від 5 до 40 м / с.

Поворот фланця 42 на кут від 0 до 30 ° приводить до зміни кутового положення вузла 6 для зміни орієнтації та фіксації положення лопаті 3 (см.фіг.8).

На фіг. 11 на втулці флюгера додатково встановлена ​​нерухомо зірочка 82. Ця зірочка 82 за допомогою ланцюга 29 з'єднується з усіма середніми зірочками 25, орієнтують коромисла 24 лопатей 3, що складаються з двох половинок. Зірочки 82 і 25 мають однакове число зубів. Таким чином, флюгер 67, встановлений в центрі перетворювача, змінює орієнтацію коромисел 24 всіх лопатей 3.

Для зміни орієнтації двох половинок лопатей 3 щодо коромисла 24 використовується ланцюгова зв'язок між сегментними зірочками 45 і нижніми зірочками 27. Ставлення зубів цих зірочок Z ₁ / Z _2, рівне 2/3, забезпечує поворот лівої і правої половинок лопатей 3 у взаємно протилежних напрямках на кут ± 90 °. Верхні зірочки 28, в свою чергу, ланцюгом пов'язані із зірочками 30, встановленими на втулках 19 двох половин кожної лопаті 3. Зірочки 28 і 30 і мають однаковий діаметр і число зубів.

Перетворювач руху 4 функціонує наступним чином.

На стійці 7 нерухомо встановлено завзяте кільце 8, а на ньому - завзятий підшипник 9. Над наполегливим підшипником 9 встановлений корпус 84 перетворювача руху 4 циліндричної форми.

Якщо перетворювач руху 4 використовується як автономний хвильової двигун, то його корпус 84 встановлюється на наполегливому кільці 8 нерухомо без наполегливої ​​підшипника 9.

На стійці 7 виявлено вихідний вал 83 перетворювача енергії 4 з можливістю вільного обертання. На верхньому кінці його нерухомо закріплена провідна шестерня 98. На валу 83 за допомогою обгінних муфт 87 встановлені верхня 88 і нижня 89 центральні конічні шестерні. У зчеплення з центральною верхньої шестернею входять шість верхніх шестерень-сателітів 90. Аналогічно, в зчеплення з центральною нижньої шестернею 89 входять шість нижніх конічних шестерень-сателітів 90.

Шестерні-сателіти 90 встановлені симетрично через рівні проміжки (60 °). При цьому верхні і нижні шестерні-сателіти 90 встановлені одна під інший по одній вертикалі. На осях обертання шестерень-сателітів 90 встановлені відповідні храпові колеса 91. Храпові колеса 91 пов'язані з шестернями-сателітами 90 через обгінні муфти 92 типу I [4], що передають обертання тільки в одному напрямку [3]. На осі обертання шестерні-сателіти 90 встановлена ​​втулка 95, з якої жорстко пов'язані важіль храпового колеса 94 і наконечник 97 одного з спарених важелів 5. На кінці важеля 94 встановлена ​​подпружиненная собачка 93, за допомогою якої приводиться в обертання храпове колесо 91. Обертання храпового колеса 91 передається через обгону муфту 92 на шестерню-сателіт 90 і далі на відповідну центральну конічну шестерню 88 або 89.

Обертання від центральних шестерень 88, 89 через відповідні обгінні муфти 87 передається вихідному валу перетворювача 83 і встановленої на ньому провідною шестерні 98.

Ця шестерня 98 приводить в обертання ведену шестерню 11, встановлену на валу редуктора електрогенератора 99.

За фіг. 18 перетворювач руху приводить в обертання вихідний вал як при підйомі камери поплавця 2, так і при його опусканні. Для цього необхідно, щоб сумарна вага поплавця платформи 2 з лопатою дорівнював половині ваги морської води, витісненої зануреної в воду частиною поплавковою камери 2.

В цьому випадку моменти обертання, створювані важелем 5 при його підйомі і опусканні, дорівнюватимуть один одному. На одній осі встановлено два храпових колеса 91 і 103, які працюють по черзі. Так, при підйомі важеля 5 собачка 104 призводить до повороту колеса 103 і пов'язаної з ним циліндричної шестерні 101, і що знаходиться з ним в зчепленні шестерні 102. Потім обертання передається через обгону муфту 92 типу 1 [4] конічної шестірні-сателіту 90. Ця шестерня 90 знаходиться в зчепленні з центральною шестірнею 88, встановленої за допомогою обгонів муфти 87. Обгінні муфти 87 і 92 дозволяють безперешкодно передавати обертання від всіх шести шестернею-сателітів 90 на вихідний вал перетворювача 83, автоматично відключаючи ті ланки, які створюють негативні моменти і перешкоджають його обертанню.

Аналогічно працюють нижні шестерні-сателіти 90, які через обгінні муфти 92 пов'язані з другими храповими колесами 103 і передають обертання нижньої центральної конічної шестірні 89. Ця шестерня встановлена ​​на вихідному валу і за допомогою обгонів муфти 87.

За фіг. 19 конструкція перетворювача енергії перетворює енергію вітру, що приводить до обертання поплавкові камери 2, а й енергію хвиль, що приводить до поперечних коливань зазначених камер, в електричну енергію. Електрогенератор з редуктором 108 встановлений на нерухомому диску 109, закріпленому на верхньому торці вертикальної стійки. Обертання вихідного вала через провідну 106 і провідну 107 шестерні передається на вал редуктора електрогенератора 108. Залежно від швидкості вітру і хвиль встановлюється необхідне кутове положення вузла 6 зміни орієнтації та фіксації положення лопатей 3, яке фіксується за допомогою фіксатора кутового положення 110.

На виході перетворювача може бути встановлений і гвинтовий насос. У цьому випадку немає необхідності в синхронізації швидкості обертання вихідного вала перетворювача.

Перетворювач може бути використаний в якості двигуна ходового гвинта для човнів, які можуть плавати по морях без витрати палива.

ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ

1. RU, №2125182 С1, кл. F 03 D 5/04, 20.01.1999.

2. RU, №2153599 С1, F 03 D 7/06, 27.07.2000.

3. SU, №1275114 А1, кл. F 03 D 5/00, 07.12.1986.

4. Анурьев В.І. Довідник конструктора машинобудівника. Том 2, М .: Машинобудування, 1980, стр.209-215.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Перетворювач енергії вітру і хвиль, що містить взаємопов'язані через важелі обертаються платформи, на кожній з яких встановлена ​​лопать (вітрило), що відрізняється тим, що містить додатково взаємопов'язаний перетворювач руху і вузол зміни орієнтації та фіксації положення лопаті, встановлені в центрі і взаємодіючі з усіма лопатями і флюгером, встановленим і в центрі перетворювача.

2. Перетворювач енергії вітру і хвиль по п.1, що відрізняється тим, що вузол зміни орієнтації та фіксації положення лопаті містить фланець, встановлений на втулці лопаті з можливістю повороту на 30 ° і пов'язаний нерухомо з зовнішньої шліцьовій напівмуфтою і фіксатором положення ланцюгів, взаємодіючих відповідно з внутрішньої шліцьовій напівмуфтою і взаємно зсунутими відносно один одного на 60 ° і з'єднаними нерухомо сегментними зірочками, при цьому внутрішня шліцьова полумуфта, встановлена ​​з можливістю вертикального зміщення, за допомогою пружини пов'язана з установочними кільцем і взаємодіє через кільце з профільним торцем з віджимними підшипниками.

3. Перетворювач енергії вітру і хвиль по п.1 або 2, який відрізняється тим, що містить пов'язані горизонтальну лопать, встановлену на горизонтальному кронштейні, закріпленому над поплавковою камерою, і зірочку, а пари сегментних зірочок через ланцюг і трос пов'язані із зірочками, встановленими в відповідних взаємно протилежних горизонтальних лопатях.

4. Перетворювач енергії вітру і хвиль по п.1, що відрізняється тим, що перетворювач руху містить обертові на нерухомій стійці корпус і вихідний вал, на якому в два яруси встановлені кинематически пов'язані верхні і нижні обгінні муфти і центральні конічні шестерні, кожна з яких входить в зчеплення з шестернями-сателітами, розміщеними по периметру бокової поверхні корпусу через рівні проміжки одна над іншою по вертикалі, при цьому шестерні-сателіти через відповідні обгінні муфти пов'язані з храповими колесами, важелі обертання яких через втулки з'єднані нерухомо з наконечниками відповідних спарених важелів, крім того, вихідний вал через конічні шестерні пов'язаний з електрогенератором (насосом), встановленим на торці нерухомою стійки.

5. Перетворювач енергії вітру і хвиль по п.4, що відрізняється тим, що на осях обертання нижніх коліс-сателітів встановлені другі храпові колеса, взаємодіючі і з важелями перших храпових коліс і через верхні і нижні циліндричні шестерні з відповідними верхніми обгінними муфтами і шестернямі- сателітами.

6. Перетворювач енергії вітру і хвиль по п.1, що відрізняється тим, що обертаються платформи виконані у вигляді каркаса пірамідальної форми, на кожному з яких встановлені штанга і пов'язана з нею нерухомо верхня зірочка з можливістю вільного обертання на вертикальній стійці, крім того, вони містять жорстко встановлені на одній втулці нижні і верхні зірочки, при цьому верхні зірочки через ланцюг пов'язані із зірочками, встановленими на втулках двох половин лопатей, середні зірочки через ланцюг пов'язані із зірочкою, встановленої додатково на втулці флюгера, а нижні зірочки через ланцюга і трос - з відповідними сегментними зірочками.

7. Перетворювач енергії вітру і хвиль по п.6, що відрізняється тим, що кожна обертається платформа містить додатково кінематично пов'язані двухшліцевую муфту, фланець і кільце з профільним (Двомуфтовий) торцем, взаємодіє з двома підшипниками, встановленими на каркасі платформи, верхня торцева площина якого через знову введену пружину взаємодіє з фланцем, встановленим на одній втулці з верхньої зірочкою, з можливістю вертикального зміщення і зчеплення через двухшліцевую муфту з середньою зірочкою, пов'язаної з флюгером і двома половинами лопаті.

8. Перетворювач енергії вітру і хвиль по п.1, що відрізняється тим, що обертаються платформи виконані у вигляді герметичних камер обтічної форми, на яких встановлені плоскі лопаті і пов'язані з ними нерухомо зірочки, з можливістю вільного обертання навколо вертикальних стійок, при цьому, зірочки через ланцюга і троси кинематически пов'язані з відповідними сегментними зірочками.

Версія для друку
Дата публікації 02.04.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів