×
20.03.2016
216.014.c9d8

УСТАНОВКА ДЛЯ ВОСПОЛНЕНИЯ ЭНЕРГИИ МОРСКИХ БУЕВ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002577924
Дата охранного документа
20.03.2016
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области восполняемых источников энергии и может быть использовано для волноизмерительных и навигационных буев. Установка для восполнения энергии морских буев содержит плавучий корпус, в котором расположена опора в виде рамы 1 с направляющими 2, по которым передвигается инерционное тело 3, имеющее упругую подвеску. Подвеска снабжена установленными в верхней части рамы 1 двумя блоками 4. В нижней части рамы 1 установлена система воздушного демпфирования, имеющая корпус 10, поршень 11 и выходное отверстие 12 с изменяемым диаметром. Один из блоков 4 соединен с генератором 13. Аккумулятор 16 соединен с генератором 13 через трансформатор 14 с изменяющимся коэффициентом трансформации и диодный выпрямитель 15. Вычислитель 17 соединен с выходом генератора 13 и аккумулятором 16. Шаговый двигатель 18 соединен с вычислителем 17 и устройством изменения диаметра отверстия системы воздушного демпфирования 19. Изобретение направлено на повышение КПД установки, повышение надежности и увеличение ресурса работы установки за счет снижения износа механических деталей и исключения перезаряда аккумулятора. 1 ил.
Основные результаты: Установка для восполнения энергии морских буев, содержащая плавучий корпус и расположенные в нем опору в виде рамы с вертикальными направляющими, инерционное тело в виде груза, контактирующее с вертикальными направляющими и имеющее закрепленную на раму упругую подвеску с установленными в верхней части рамы блоками, охваченными гибкой тягой, генератор переменного тока, кинематически соединенный с валом одного из блоков, аккумулятор, трансформатор с изменяющимся коэффициентом трансформации, диодный выпрямитель и устройство изменения коэффициента трансформации, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит систему воздушного демпфирования, расположенную в нижней части рамы, с возможностью изменения коэффициента демпфирования для настройки частоты собственных колебаний механической системы установки для работы в резонансном режиме со средней частотой вертикальных колебаний буя, соответствующих среднему периоду набегающих волн, при помощи изменения диаметра выходного отверстия в системе воздушного демпфирования, цифровой вычислитель, соединенный с генератором переменного тока, для расчета среднего значения частоты возмущающих колебаний системы и предназначенный для выработки сигналов управления шаговым двигателем, кинематически соединенным с устройством изменения диаметра выходного отверстия системы воздушного демпфирования.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области восполняемых источников энергии и может быть использовано для волноизмерительных и навигационных буев.

Известна волновая энергетическая установка для преобразования вертикальных колебаний волн (патент РФ №2078249). В корпусе данной установки расположена опора в виде рамы с вертикальными направляющими. Механическая система содержит инерционное тело в виде груза, контактирующего с вертикальными направляющими и имеющего закрепленную на раму упругую подвеску, и генератор переменного тока. Упругая подвеска снабжена установленными на верхней части рамы блоками и охватывающей их гибкой тягой, которая соединяет инерционное тело с упругим элементом подвески. Упругий элемент закреплен на основании рамы, установлен параллельно направляющим со стороны, обратной их контакту с телом. Вал генератора кинематически соединен с валом одного из блоков. Аккумулятор подключен к генератору через диодный выпрямитель и трансформатор с изменяющимся коэффициентом трансформации. Регулятор напряжения соединен с выходом генератора и аккумулятором. Нагрузочное устройство и устройство изменения коэффициента трансформации подключены к регулятору.

Данная установка выбрана за прототип предлагаемого изобретения.

Установка-прототип позволяет обеспечить бесперебойное питание электрооборудования буев, однако механическая система установки имеет фиксированную частоту собственных колебаний в связи с применением в качестве упругого элемента пружины с постоянной жесткостью. Это не позволяет производить настройку частоты собственных колебаний системы в зависимости от средней частоты вертикальных колебаний буя, соответствующих среднему периоду набегающих волн, для повышения эффективности энергоустановки. Кроме того, постоянное перемещение инерционного тела по направляющим, в том числе и при полной зарядке аккумулятора, снижает надежность и долговечность установки.

Задачей изобретения является совершенствование конструкции установки для восполнения энергии морских буев и достижение возможности перенастройки частоты собственных колебаний механической системы установки в зависимости от средней частоты вертикальных колебаний буя, соответствующих среднему периоду набегающих волн.

Технический результат: повышение коэффициента полезного действия установки для восполнения энергии морских буев за счет настройки частоты колебаний механической системы установки в резонанс частоте, соответствующей колебаниям буя, обусловленным средним периодом набегающих волн, путем управления коэффициентом демпфирования; повышение надежности и увеличение ресурса работы установки за счет снижения износа механических деталей и исключения перезаряда аккумулятора.

Технический результат достигается тем, что в устройство дополнительно вводится система воздушного демпфирования колебаний механической системы с изменяемым коэффициентом демпфирования, определяемым в зависимости от средней частоты вертикальных колебаний буя, соответствующих среднему периоду набегающих волн.

Как известно [Д.А. Браславский. Приборы и датчики летательных аппаратов // М.: Машиностроение, 1970, с. 76], выражение для частоты собственных колебаний механической системы ωс имеет вид:

где - частота свободных, недемпфированных колебаний системы,

сж - жесткость упругого элемента,

m - масса инерционного тела,

- степень успокоения системы,

KД - коэффициент демпфирования.

Таким образом, изменение частоты собственных колебаний механической системы достигается за счет изменения коэффициента демпфирования.

На чертеже показан общий вид установки для восполнения энергии морских буев, где приняты следующие обозначения:

1 - опора в виде рамы, расположенная в плавучем корпусе;

2 - вертикальные направляющие;

3 - инерционное тело в виде груза;

4 - блоки;

5 - гибкая тяга;

6 - упругий элемент подвески;

7 - основание рамы;

8 - подвижный блок;

9 - дополнительные упругие элементы для ограничения хода инерционного тела;

10 - корпус системы воздушного демпфирования;

11 - поршень;

12 - выходное отверстие системы воздушного демпфирования с изменяющимся диаметром;

13 - генератор переменного тока;

14 - трансформатор с изменяющимся коэффициентом трансформации;

15 - диодный выпрямитель;

16 - аккумулятор;

17 - вычислитель;

18 - шаговый двигатель;

19 - устройство изменения диаметра выходного отверстия системы воздушного демпфирования;

20 - устройство изменения коэффициента трансформации.

Установка для восполнения энергии морских буев содержит плавучий корпус (на чертеже не показан), в котором расположена опора в виде рамы 1 с вертикальными направляющими 2, по которым при вертикальных колебаниях плавучего корпуса на волнении передвигается инерционное тело 3 в виде груза, имеющее упругую подвеску. Упругая подвеска снабжена установленными в верхней части рамы 1 двумя блоками 4, охваченными гибкой тягой 5, посредством которой инерционное тело соединено с упругим элементом подвески 6. Упругий элемент 6 установлен на основании 7 и имеет со стороны гибкой тяги установленный подвижный блок 8, закрепленный в верхней части рамы 1. Для ограничения хода инерционного тела 3 в верхней части рамы с внутренней стороны закреплены дополнительные упругие элементы 9. В нижней части рамы 1 установлена система воздушного демпфирования, имеющая корпус 10, закрепленный на раме 1, поршень 11, закрепленный на нижней части инерционного тела 3, и выходное отверстие 12 системы воздушного демпфирования с изменяемым диаметром. Один из блоков 4 кинематически соединен с генератором переменного тока 13. Аккумулятор 16 соединен с генератором 13 через трансформатор 14 с изменяющимся коэффициентом трансформации и диодный выпрямитель 15. Вычислитель 17 соединен с выходом генератора 13 и аккумулятором 16. Шаговый двигатель 18 соединен с вычислителем 17 и устройством изменения диаметра отверстия системы воздушного демпфирования 19.

Установка работает следующим образом. При движении плавучего корпуса на волнении инерционное тело 3, имеющее упругую подвеску, совершает движение по вертикальным направляющим 2. При этом движение блока 4 при помощи кинематической связи передается на ротор генератора переменного тока 13. Регулирование напряжения, поступающего на вход аккумулятора 16, осуществляется с помощью вычислителя 17 и устройства изменения коэффициента трансформации 20. Вычислитель 17, соединенный с выходом генератора 13, осуществляет расчет средней частоты вертикальных колебаний буя на волнении, соответствующей частоте переменного тока в генераторе 13, и формирует сигналы управления шаговым двигателем 18. Шаговый двигатель 18, в свою очередь, кинематически соединен с устройством изменения диаметра отверстия системы воздушного демпфирования 19 для получения требуемого значения коэффициента демпфирования. Устройство 19 представляет собой два диска с отверстием, размещенных соосно, один из которых жестко закреплен на корпусе системы воздушного демпфирования, а второй соединен с шаговым двигателем 18, разворачивающим диск вокруг его оси по сигналам с вычислителя 17. После полного заряда аккумулятора 16 вычислитель формирует сигнал для двигателя 18 о полном закрытии выходного отверстия системы воздушного демпфирования, что позволяет исключить перезаряд аккумулятора.

Работа установки проверена с помощью компьютерного моделирования. Полученные результаты позволяют сделать вывод, что указанные существенные признаки позволяют производить настройку частоты колебаний механической системы волновой энергетической установки для ее работы в резонансном режиме со средней частотой вертикальных колебаний буя, соответствующих среднему периоду набегающих волн, что в зависимости от ширины спектра набегающих волн не менее чем на 20% увеличивает коэффициент полезного действия подобных установок. Полное закрытие выходного отверстия системы воздушного демпфирования снижает износ подвижных элементов установки, исключает перезаряд аккумулятора, что повышает надежность и увеличивает ресурс работы установки. Кроме того, применение шагового двигателя не требует больших затрат энергии, что позволяет применять разработку в автономных буйковых устройствах. Таким образом, заявленный технический результат считается достигнутым.

Установка для восполнения энергии морских буев, содержащая плавучий корпус и расположенные в нем опору в виде рамы с вертикальными направляющими, инерционное тело в виде груза, контактирующее с вертикальными направляющими и имеющее закрепленную на раму упругую подвеску с установленными в верхней части рамы блоками, охваченными гибкой тягой, генератор переменного тока, кинематически соединенный с валом одного из блоков, аккумулятор, трансформатор с изменяющимся коэффициентом трансформации, диодный выпрямитель и устройство изменения коэффициента трансформации, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит систему воздушного демпфирования, расположенную в нижней части рамы, с возможностью изменения коэффициента демпфирования для настройки частоты собственных колебаний механической системы установки для работы в резонансном режиме со средней частотой вертикальных колебаний буя, соответствующих среднему периоду набегающих волн, при помощи изменения диаметра выходного отверстия в системе воздушного демпфирования, цифровой вычислитель, соединенный с генератором переменного тока, для расчета среднего значения частоты возмущающих колебаний системы и предназначенный для выработки сигналов управления шаговым двигателем, кинематически соединенным с устройством изменения диаметра выходного отверстия системы воздушного демпфирования.
УСТАНОВКА ДЛЯ ВОСПОЛНЕНИЯ ЭНЕРГИИ МОРСКИХ БУЕВ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-6 of 6 items.
20.08.2014
№216.012.ed1c

Способ оценки динамических характеристик датчиков угловой скорости

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения динамических характеристик датчиков угловой скорости в условиях воздействия на них статических ускорений. Способ основан на использовании двойной центрифуги с независимыми приводами двух платформ - ротора и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526508
Дата охранного документа: 20.08.2014
10.04.2015
№216.013.3c87

Способ определения динамических погрешностей микромеханических инерциальных датчиков и инерциальных измерительных модулей на их основе

Изобретение относится к метрологии. Способ определения динамических погрешностей микромеханических инерциальных датчиков заключается в том, что определение динамической погрешности производится путем сравнения характеристик, задаваемых стендом колебаний, с характеристиками, воспроизводимыми...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002546983
Дата охранного документа: 10.04.2015
27.06.2015
№216.013.5a32

Стенд для выработки угловых колебаний в двух плоскостях

Предложенное изобретение используется для оценки динамических погрешностей микромеханических и других малогабаритных инерциальных систем. Заявленный стенд предназначен для выработки угловых колебаний в двух плоскостях, изменяющихся по гармоническому закону в расширенном частотном диапазоне,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554631
Дата охранного документа: 27.06.2015
19.01.2018
№218.016.0990

Волномерный буй с инерциальным измерительным модулем на основе микромеханических датчиков

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения спектральных и статистических характеристик трехмерного морского волнения. Волномерный буй содержит корпус, обеспечивающий необходимую плавучесть, герметичный отсек, в нижней части которого размещен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002631965
Дата охранного документа: 29.09.2017
17.02.2018
№218.016.2aa5

Устройство для измерений мгновенных угловых перемещений качающейся платформы

Устройство для измерений мгновенных угловых перемещений качающейся платформы состоит из датчика измеряемого мгновенного плоского угла и неподвижного отсчетного устройства. Датчик угла выполнен в виде многозначных голографических мер угла, формирующих каждая под воздействием внешнего оптического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002642975
Дата охранного документа: 29.01.2018
04.04.2018
№218.016.2fed

Способ определения дисперсии погрешности измерения двухмерного спектра волнения инерциальным измерительным модулем волномерного буя и устройство для его реализации

Изобретение относится к области измерительной техники. Способ определения дисперсии погрешности измерения двухмерного спектра волнения инерциальным измерительным модулем волномерного буя, заключается в том, что определение погрешности производится путем сравнения характеристик, задаваемых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002644614
Дата охранного документа: 13.02.2018
Showing 1-9 of 9 items.
20.08.2014
№216.012.ed1c

Способ оценки динамических характеристик датчиков угловой скорости

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения динамических характеристик датчиков угловой скорости в условиях воздействия на них статических ускорений. Способ основан на использовании двойной центрифуги с независимыми приводами двух платформ - ротора и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526508
Дата охранного документа: 20.08.2014
10.04.2015
№216.013.3c87

Способ определения динамических погрешностей микромеханических инерциальных датчиков и инерциальных измерительных модулей на их основе

Изобретение относится к метрологии. Способ определения динамических погрешностей микромеханических инерциальных датчиков заключается в том, что определение динамической погрешности производится путем сравнения характеристик, задаваемых стендом колебаний, с характеристиками, воспроизводимыми...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002546983
Дата охранного документа: 10.04.2015
27.06.2015
№216.013.5a32

Стенд для выработки угловых колебаний в двух плоскостях

Предложенное изобретение используется для оценки динамических погрешностей микромеханических и других малогабаритных инерциальных систем. Заявленный стенд предназначен для выработки угловых колебаний в двух плоскостях, изменяющихся по гармоническому закону в расширенном частотном диапазоне,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554631
Дата охранного документа: 27.06.2015
19.01.2018
№218.016.0990

Волномерный буй с инерциальным измерительным модулем на основе микромеханических датчиков

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения спектральных и статистических характеристик трехмерного морского волнения. Волномерный буй содержит корпус, обеспечивающий необходимую плавучесть, герметичный отсек, в нижней части которого размещен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002631965
Дата охранного документа: 29.09.2017
17.02.2018
№218.016.2aa5

Устройство для измерений мгновенных угловых перемещений качающейся платформы

Устройство для измерений мгновенных угловых перемещений качающейся платформы состоит из датчика измеряемого мгновенного плоского угла и неподвижного отсчетного устройства. Датчик угла выполнен в виде многозначных голографических мер угла, формирующих каждая под воздействием внешнего оптического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002642975
Дата охранного документа: 29.01.2018
04.04.2018
№218.016.2fed

Способ определения дисперсии погрешности измерения двухмерного спектра волнения инерциальным измерительным модулем волномерного буя и устройство для его реализации

Изобретение относится к области измерительной техники. Способ определения дисперсии погрешности измерения двухмерного спектра волнения инерциальным измерительным модулем волномерного буя, заключается в том, что определение погрешности производится путем сравнения характеристик, задаваемых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002644614
Дата охранного документа: 13.02.2018
24.05.2019
№219.017.5dc7

Способ измерения магнитного курса судна в высоких широтах и устройство для его реализации

Изобретение относится к области навигационного приборостроения и может быть использовано в высокоширотных магнитных компасах, имеющих погрешность на качке от воздействия на магниточувствительный элемент (МЧЭ) компаса вертикальной составляющей магнитного поля Земли, оборудованных устройствами...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002688900
Дата охранного документа: 22.05.2019
13.07.2019
№219.017.b3e8

Двухстепенной стенд для задания угловых колебаний

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для оценки динамических погрешностей малогабаритных инерциальных систем при необходимости их использования в навигационных приборах и других приборах управления. Устройство содержит раскачивающуюся в двух плоскостях...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002367921
Дата охранного документа: 20.09.2009
15.04.2020
№220.018.1494

Способ определения динамической погрешности магнитного компаса, вызванной качкой, и устройство для его реализации

Группа изобретений относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения значения динамической погрешности магнитного компаса (МК). Способ определения динамической погрешности магнитного компаса, вызванной качкой, заключается в том, что качка воспроизводится в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002718691
Дата охранного документа: 13.04.2020
+ добавить свой РИД