Волновая энергетическая установка

Область техники
Настоящая полезная модель относится к области производства электроэнергии, в частности к волновой энергетической установке, в которой использован редукторный электродвигатель для перемещения плоских поплавков в резервуарах для воды с целью создания волн и приведения в движение передаточных механизмов с последующей передачей крутящего приводного усилия через комплекты инерционных колес на генераторные установки для производства электроэнергии.
Уровень техники
Известно техническое решение (TW 201430212 А, 01.08.2014, F03B 13/14), в котором используют редукторный электродвигатель с низким энергопотреблением для перемещения волнообразующих цилиндров в резервуарах для воды с целью создания волн воды, которые вынуждают плоские поплавки приводить в движение передаточный механизм для передачи крутящего приводного усилия через комплект инерционных колес на генераторную установку для производства электроэнергии. Согласно известному техническому решению, плоские поплавки не приводятся в движение непосредственно редукторным электродвигателем, что ограничивает количество вырабатываемой ими кинетической энергии. Кроме того, для обеспечения движения воды в одном соответствующем резервуаре каждое коромысло может быть использовано лишь с одним соответствующим волнообразующим элементом и одним соответствующим плоским поплавком, что ограничивает эффективность. Таким образом, существуют предпосылки для дальнейших усовершенствований.
Раскрытие сущности полезной модели
Настоящая полезная модель была создана с учетом данных обстоятельств. Основная задача настоящей полезной модели состоит в разработке волновой энергетической установки, в которой для создания волн во множестве резервуаров использовано коромысло, которое непосредственно перемещает плоские поплавки попеременно вверх и вниз, в результате чего плоские поплавки вращают соответствующие передаточные механизмы для передачи крутящего приводного усилия через соответствующие комплекты инерционных колес на соответствующие генераторные установки, благодаря чему каждая генераторная установка может эффективно вырабатывать электроэнергию при меньшем потреблении мощности.
Указанная техническая задача решается волновой энергетической установкой, содержащей прямостоящую опорную стойку, жестко закрепленную на дне и имеющую нижний конец, жестко закрепленный на дне, и противоположный верхний конец, отстоящий от поверхности дна на заданном расстоянии, и снабженную первым элементом шарнирного соединения; коромысло, которое шарнирно соединено с первым элементом шарнирного соединения прямостоящей опорной стойки и выполнено с возможностью попеременного смещения вверх и вниз и на одном конце которого расположен второй элемент шарнирного соединения; множество резервуаров для воды, содержащих заданное количество воды, превышающее 2/3 их объема; множество плоских поплавков, которые имеют контакт с водой в соответствующих резервуарах; множество первых и вторых опорных стержней, размещенных на соответствующих внешних периферических стенках резервуаров, причем каждый второй опорный стержень имеет удлиненный участок; ведомое зубчатое колесо, шарнирно установленное на удлиненном участке каждого второго опорного стержня; множество шестых элементов шарнирного соединения, шарнирно установленных соответственно на первых опорных стержнях и вторых опорных стержнях; первое зубчатое колесо, жестко установленное на шестом элементе шарнирного соединения каждого первого опорного стержня; второе зубчатое колесо, жестко установленное на шестом элементе шарнирного соединения каждого второго опорного стержня и зацепленное с ведомым зубчатым колесом на соответствующем втором опорном стержне; множество первых и вторых соединительных тяг, у которых одни концы жестко соединены соответственно с противоположными концами плоских поплавков, а противоположные концы шарнирно соединены с первым и вторым зубчатыми колесами через шестые элементы шарнирного соединения на соответствующих первых и вторых опорных стержнях; приводной вал, расположенный соответственно каждому плоскому поплавку; первое однонаправленное храповое колесо, установленное на каждом приводном валу и зацепленное с одним соответствующим первым зубчатым колесом; второе однонаправленное храповое колесо, установленное на каждом приводном валу и зацепленное с одним соответствующим ведомым зубчатым колесом; по меньшей мере один передаточный механизм; по меньшей мере одно передаточное колесо, соединяющее по меньшей мере один передаточный механизм по меньшей мере с одним приводным валом; по меньшей мере одну генераторную установку и по меньшей мере один комплект инерционных колес, соответственно соединяющий по меньшей мере один передаточный механизм и по меньшей мере одну генераторную установку для ее привода и производства электроэнергии. Данная волновая энергетическая установка дополнительно содержит держатель, который шарнирно соединен со вторым элементом шарнирного соединения коромысла, и на противоположных концах которого расположено множество третьих элементов шарнирного соединения; множество тяг, у которых верхние концы соединены соответственно с указанными третьими элементами шарнирного соединения держателя, а на противоположных нижних концах выполнены соответственно четвертые элементы шарнирного соединения, а также приводной механизм коромысла, который выполнен с возможностью перемещать коромысло относительно прямостоящей опорной стойки и который содержит редукторный электродвигатель, ведущее колесо, соединенное с редукторным двигателем с возможностью приведения им во вращение, ведомое колесо, передаточный элемент, размещенный между ведущим колесом и ведомым колесом, коленчатый вал, прикрепленный в осевом направлении к центру ведомого колеса, передний кривошип и задний кривошип, шарнирно соединенные с двумя противоположными концами коленчатого вала и размещенные на двух противоположных сторонах относительно ведомого колеса, два стальных троса, у которых одни концы соединены с противолежащими верхней и нижней сторонами противоположного конца коромысла, а противоположные концы соединены с передним и задним кривошипами, а также множество шкивов, служащих опорой и направляющими двух указанных стальных тросов. Кроме того, в центре каждого из указанного множества резервуаров на заданном возвышении расположен пятый элемент шарнирного соединения, а указанное множество поплавков шарнирно поддерживаются в состоянии равновесия пятыми элементами шарнирного соединения резервуаров для воды, при этом одни концы поплавков шарнирно соединены с четвертыми элементами шарнирного соединения указанных тяг.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 схематически показан вид сбоку в разрезе части волновой энергетической установки в соответствии с настоящей полезной моделью.
На фиг. 2 схематически показан общий вид части конструкции в соответствии с настоящей полезной моделью, иллюстрирующий структуру приводного устройства коромысла.
На фиг. 3 схематически показан общий вид сверху на часть конструкции в соответствии с настоящей полезной моделью, иллюстрирующий расположение держателя, тяг, плоских поплавков, передаточных механизмов и генераторных установок.
На фиг. 4 показано увеличенное изображение части конструкции, изображенной на фиг. 3.
Осуществление полезной модели
На фиг. 1-4 показана волновая энергетическая установка в соответствии с настоящей полезной моделью. Волновая энергетическая установка содержит:
прямостоящую опорную стойку 1, нижний конец которой жестко закреплен на земле, на полу сооружения или на дне резервуара 5 для воды, а противоположный верхний конец отстоит от поверхности земли или пола на заданное расстояние и снабжен первым элементом 12 шарнирного соединения;
коромысло 2, которое шарнирно соединено с первым элементом 12 шарнирного соединения прямостоящей опорной стойки 1 и выполнено с возможностью попеременного перемещения вверх и вниз и на одном конце которого расположен второй элемент 20 шарнирного соединения;
держатель 21, который шарнирно соединен со вторым элементом 20 шарнирного соединения коромысла 2 и на противоположных концах которого соответственно выполнены третьи элементы 22 шарнирного соединения;
множество тяг 211, 212, верхние концы которых соединены соответственно с третьими элементами 22 шарнирного соединения держателя 21, а на противоположных нижних концах выполнены соответственно четвертые элементы 23 шарнирного соединения;
приводной механизм 3 коромысла, который выполнен с возможностью перемещать коромысло 2 относительно прямостоящей опорной стойки 1 и который содержит редукторный электродвигатель 30, ведущее колесо 301, выполненное в виде колеса цепной передачи или шкива ременной передачи, соединенного с редукторным электродвигателем 30 и приводимого им во вращение, ведомое колесо 333, выполненное в виде колеса цепной передачи или шкива ременной передачи, передаточный элемент 34, выполненный в виде цепи или ремня и расположенный между ведущим колесом 301 и ведомым колесом 333, коленчатый вал 33, прикрепленный в осевом направлении к центру ведомого колеса 333, передний кривошип 331 и задний кривошип 332, шарнирно соединенные соответственно с двумя противоположными концами коленчатого вала 33 и размещенные на двух противоположных сторонах относительно ведомого колеса 333, два стальных троса 31 и 32, одни концы которых соединены соответственно с противолежащими верхней и нижней сторонами противоположного конца коромысла 2, а противоположные концы 311 и 321 соединены соответственно с передним 331 и задним 332 кривошипами, а также множество шкивов 35, 36, 37, 38, служащих опорой и направляющими двух стальных тросов 31 и 32 и управляющих их натягом;
множество, например два, расположенных рядом друг с другом резервуара 5 для воды, в центре каждого из которых на соответствующем возвышении расположен пятый элемент 50 шарнирного соединения, при этом резервуары 5 содержат соответствующее количество воды, превышающее 2/3 их объема;
множество первых опорных стержней 63 и вторых опорных стержней 63-1 (см. фиг. 3), размещенных на соответствующих внешних периферийных стенках 51 резервуаров 5 для воды, причем каждый второй опорный стержень 63-1 имеет удлиненный участок 631;
ведомое зубчатое колесо 65, шарнирно установленное на удлиненном участке 631-1 каждого второго опорного стержня 63-1;
множество шестых элементов 64 шарнирного соединения, шарнирно установленных соответственно на первых опорных стержнях 63 и вторых опорных стержнях 63-1;
первое зубчатое колесо 611, жестко установленное на шестом элементе 64 шарнирного соединения каждого первого опорного стержня 63;
второе зубчатое колесо 611-1, жестко установленное на шестом элементе 64 шарнирного соединения каждого второго опорного стержня 63-1 и выполненное с возможностью зацепления с ведомым зубчатым колесом 65 на соответствующего второго опорного стержня 63-1;
множество, например две, плоских поплавков 6, которые шарнирно поддерживаются в состоянии равновесия пятыми элементами 50 шарнирного соединения резервуаров 5 для воды и которые имеют контакт с водой в соответствующих резервуарах 5, при этом одни концы поплавков шарнирно соединены соответственно с четвертыми элементами 23 шарнирного соединения тяг 211, 212;
множество первых соединительных тяг 61 и вторых соединительных тяг 61-1, одни концы которых жестко соединены соответственно с противоположными концами плоских поплавков 6 (см. фиг. 1, 3 и 4), а противоположные концы шарнирно соединены с первым и вторым зубчатыми колесами 611, 611-1 через шестые элементы 64 шарнирного соединения первого и второго опорных стержней 63, 63-1 (см. фиг. 2, 3), так что тяги 211, 212 обеспечивают поворот плоских поплавков 6 вокруг пятых элементов 50 шарнирного соединения при движении воды в резервуарах 5;
приводной вал 71, расположенный соответственно каждому плоскому поплавку 6;
первое однонаправленное храповое колесо 711, установленное на каждом приводном валу 71 и выполненное с возможностью зацепления соответственно с одним первым зубчатым колесом 611;
второе однонаправленное храповое колесо 712, установленное на каждом приводном валу 71 и выполненное с возможностью зацепления соответственно с одним ведомым зубчатым колесом 65 (см. фиг. 3 и 4);
по меньшей мере один передаточный механизм 7;
по меньшей мере одно колесо приводной цепи или шкив 731 ременной передачи, соединяющие по меньшей мере один передаточный механизм 7 по меньшей мере с одним приводным валом 71 (см. фиг. 3 и 4);
по меньшей мере одну генераторную установку 8 и
по меньшей мере один комплект 76 инерционных колес, установленный между по меньшей мере одним передаточным механизмом 7 и по меньшей мере одной генераторной установкой 8 с возможностью производства электроэнергии.
Таким образом, когда редукторный электродвигатель 30 начинает вращать ведущее колесо 301, указанное вращение посредством передаточного элемента 34 передается на ведомое колесо 333, и, следовательно, начинает вращаться коленчатый вал 33, который управляет передним кривошипом 331 и задним кривошипом 332, чтобы попеременно натягивать стальные тросы 31, 32 через шкивы 35, 36, 37, 38, обеспечивая перемещение коромысла 2 относительно прямостоящей опорной стойки 1. Колебательное движение коромысла 2 относительно прямостоящей опорной стойки 1 приводит в действие держатель 21, обеспечивая возможность перемещения тяг 211, 212 вверх и вниз. При этом поворот плоских поплавков 6 вокруг пятых элементов 50 шарнирного соединения перемещает воду в соответствующих водных резервуарах 5 и создает в резервуарах 5 волны. В то же время, плоские поплавки 6 заставляют первую и вторую соединительные тяги 61 и 61-1 поворачивать соответственно первое зубчатое колесо 611 и второе зубчатое колесо 611-1 относительно соединенных с ними первого опорного стержня 63 и второго опорного стержня 63-1, и, таким образом, первое однонаправленное храповое колесо 711 и второе однонаправленное храповое колесо 712 соответственно поворачиваются первым зубчатым колесом 611 и вторым зубчатым колесом 611-1, чтобы поворачивать соответствующий приводной вал 71. Вращение приводного вала 71 обеспечивает вращение по меньшей мере одного колеса приводной цепи или шкива 731 ременной передачи и вращения соответствующего передаточного механизма 7, что позволяет передавать крутящее приводное усилие по меньшей мере через один соответствующий комплект 76 инерционных колес на соответствующую генераторную установку 8 для производства электроэнергии. При этом обеспечивается поворот плоских поплавков 6 вокруг пятых элементов 50 шарнирного соединения при перемещении воды в резервуарах 5.
Резервуары 5 для воды могут быть изготовлены из высокопрочного металла, высокопрочных пластмасс, цемента, цементной смеси, или любого другого высокопрочного материала, и выполнены в виде круглого, прямоугольного или многостороннего бака или бассейна или открытой емкости для воды. Кроме того, количество воды, содержащейся в каждом резервуаре 5 для воды, предпочтительно превышает 2/3 его общей емкости.
Далее, как показано на фиг. 3 и 4, при вращении соответствующих приводных валов 71, за счет воздействия на первую и вторую соединительные тяги 61 и 61-1 плоских поплавков 6, соответствующие колеса приводной цепи или шкивы 731 ременной передачи приводятся в движение, чтобы вращать соответствующие передаточные механизмы 7, обеспечивая передачу крутящего приводного усилия через соответствующий комплект 76 инерционных колес на соответствующие генераторные установки 8 для производства электроэнергии. В примере осуществления, показанном на фиг. 3 и 4, каждый плоский поплавок обеспечивает возможность вращения одного соответствующего передаточного механизма 7, обеспечивая передачу крутящего приводного усилия через один соответствующий комплект инерционных колес 76 на одну соответствующую генераторную установку 8.
В заключение необходимо отметить, что настоящее изобретение позволяет создать волновую энергетическую установку, в которой поворот коромысла 2 при подаче питания на редукторный электродвигатель 30 непосредственно смещает множество плоских поплавков 6 попеременно вверх и вниз для создания волн на воде во множестве резервуаров 5, в результате чего плоские поплавки 6 обеспечивают возможность вращения соответствующих передаточных механизмов 7 для передачи крутящего приводного усилия через соответствующие комплекты 76 инерционных колес на соответствующую генераторную установку 8, и таким образом обеспечивается эффективное производство электроэнергии при меньшем потреблении мощности.