Волновая энергетическая установка

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ . К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4904140/29 (22) 22.01.91 (46) 15.12.93 Бюл. ¹ 45 — 46 (75) Румянцев Л.И.; Пресняков КА.; Маслов А.Б.; Ким

P.È, (73) Румянцев Леонид Иванович; Пресняков Константин Александрович (54) ВОЛНОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА (57) Сущность изобретения: к неподвижной опоре шарнирно прикреплен маятниковый щит, верхний конец которого кинематически связан с рабочим органом гидравлического преобразователя, неподвижная часть которого прикреплена к опоре. К преобразователю подключен гидроагрегат. Неподвижная часть преобразователя выполнена в ви(В) RU (11) 2004839 С1 (51) 5 FОЗВ13 12 РОЗ В 13/16 де двух усеченных сверху горизонтально и коаксиально расположенных цилиндрических корпусов, его рабочий орган — в виде кольцевой обечайки, установленной с возможностью поворота между стенками корпусов. В верхней части внутреннего корпуса выполнены сужающаяся вниз конусообразная емкость с нижним водосливным каналом. в нижней части — окно, расположенное под водосливным каналом, у обечайки — на внутренней поверхности шарнирные пластины с упорами. Пластины установлены с возможностью образования при поворотеобечайки со стенками корпусов полостей. Рабочий элемент турбогенератора размещен в канапе. Кинематическая связь щита с рабочим элементом преобразователя выполнена штангой и телескопическим рычагом. 4 ил.

2004839

Изобретение относится к волновой гидроэнергетике. в частности к волновым энергетическим установкам.

Известна волновая энергетическая установка, содержащая установленную на боковых поплавках емкость с рабочей жидкостью и расположенную в ней гидротурбину, соединенную с электрогенератором, причем она дополнительно содержит два боковых понтона, соединенных с поплавками, закрепленные на них кулачки, контактирующие с дном емкости, и тяги, шарнирно соединенные с емкостью в ее средней части и поплавками, Недостатки известного устройства: несопоставимость энергии, индуцируемой набегающими волнами в известной установке за счет поднятия боковых сторон емкости 3 с находящейся в ней рабочей жидкостью на определенную высоту, по сравнению с энергией набегающих волн," потери энергии, затрачиваемой на преодоление трения в шарнирных соединениях тяг с емкостью в ее средней части, соединений дополнительных грузов, а также сопротивления емкости вместе с заключенной в ней рабочей жидкостью, Известна также волновая энергетическая установка, содержащая погруженную под уровень воды опору, расположенный на ней преобразователь энергии и поплавок, связанный с последним тросом, причем установка дополнительно содержит шарнирно закрепленный на опоре маятниковый телескопический стержень, снабженный с одного конца противовесом, а с другого— сильфоном, соединенным с поплавком.

Недостатками известного устройства являются: в открытой акватории волны движутся в одном преимущественно направлении, поэтому телескопический стержень будет, вопервых, сориентирован под постоянным ,тлом и отклоненным в сторону движения волн; во-вторых, поплавок вместе с сильфоном перемещается только вдоль оси телескопического стержня. т.е. задействуется только фактор изменения высоты волн, т.е. используется только потенциальная их энергия; значительные сопротивления водной среды линейным перемещениям погруженных в нее противовеса и сильфона; недолговечность работы погруженного в воду преобразователя энергии.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой установке является волновая энергетическая установка, содержащая опору и шарнирно прикрепленную к ней вертикальную волноприемную плиту, частично погруженную под уровень воды в водоеме, замкнутую гидросистему, включающую последовательно соединенные между собой гидроцилиндр, поршень которого кинематически связан с плитой, поршневой гидроаккумулятор, гидромотор и расходный бак, в которой, с целью повышения надежности в работе, гидроаккумулятор выполнен в виде цилиндра и поршня с регулируемой нагрузкой и подключен к расходному баку, в торце подпоршневой камеры гидроаккумулятора и его боковой стенке выполнены подсоединительные отверстия, подключенные соответственно к расходному баку и

15 гидромотору. С целью повышения КПД, нижняя часть плиты выполнена в виде отстоящих друг от друга щитов, имеющих переменную длину, увеличивающуюся в сторону берега водоема; боковые торцы щи20 тов соединены между собой при помощи перегородок, Недостатки известного устройства: наличие дополнительного (промежуточного) технологического цикла по созданию повышенного давления рабочего тела в цилиндре поршневого гидроаккумулятора, что связано с дополнительными потерями энергии волны и приводит к снижению КПД известного устройства; высокие значения в связи с ударным воздействием волн на волноприемную плиту — напряжений, развиваемые в местах шарнирных соединений волноприемной плиты с опорой и особенно со штоком пор35 шня гидроцилиндра, что пони>кает надежность известного устройства, а в случае с материалоемким усилением указанных шарнирных соединений приводит к увеличению потерь и тем самым к уменьшению

40 КПД известного устройства; наличие в случае отката волны холостого хода, связанного с движением влево поршня 4 в гидроцилиндре 3 по засасыванию в него рабочего тела из расходного бака 6, что

45 также способствует снижению КПД известного устройства, Цель изобретения — повышение КПД и надежности работы установки.

Это достигается тем, что в волновой энергетической установке, содержащей неподвижную опору с шарнирно прикрепленным к ней маятниковым щитом, верхний конец которого кинематически связан с рабочим органом гидравлического преобразователя, неподвижная часть которого прикреплена к опоре, и подключенный к преобразователю гидроагрегат, — неподвижная часть гидравлического преобразователя выполнена в виде двух усеченных сверху горизонтально и коаксиально распо2004839 ложенных цилиндрических корпусов, его рабочий орган в виде кольцевой обечайки, установленной с возможностью поворота между стенками корпусов, при этом в верхней части внутреннего корпуса выполнены 5 сужающаяся вниз конусообразная емкость с нижним водосливным каналом, а в нижней части — окно, расположенное под водосливным каналом, у обечайки —. на внутренней поверхности шарнирные пластины с упора- 10 ми, установленные с возможностью образования при повороте обечайки со стенками корпусов полостей, рабочий элемент турбогенератора размещен в водосливном канале, и кинематическая связь щита с рабочим 15 элементом преобразователя выполнена посредством штанги и телескопического рычага.

Такое выполнение волновой энергетической установки позволяет по сравнению с 20 прототипом рационализировать техническую конструкцию устройства за счет максимального приближения функционирования его к сути процесса набегания и отката волн, а также ликвидиро- 25 вать промежуточный технологический цикл и холостой ход устройства, Такая конструкция волновой энергетической установки ранее не была известна и отвечает критерию "существенные отли- 30 чия".

На фиг. 1 изображен фронтальный вид установки; на фиг. 2 — продольный разрез

А — А на фиг. 1 (для случая наката волны); на фиг. 3 — то же (для случая отката волны); на 35 фиг. 4 — продольный разрез Б — Б на фиг, 3.

Волновая энергетическая установка содержит гидравлический преобразователь, неподвижная часть которого выполнена в виде двух усеченных сверху горизонтально 40 и коаксиально расположенных цилиндрических корпусов 1 и 2. Рабочий орган выполнен в виде кольцевой обечайки 3, установленной с возможностью поворота между стенками 4 и 5 корпусов 1 и 2, В 45 верхней части внутреннего корпуса 2 закреплена сужающаяся вниз конусная емкость 6 с нижним водосливным каналом 7, а в нижней части корпуса 2 имеется окно 8, расположенное под водосливным каналом 50

7. На внутренней поверхности обечайки 3 смонтированы шарнирно пластины 9 с упорами 10, образующие при повороте обечайки 3 со стенками 4 и 5 корпусов 1 и 2 полости

11, Рабочий элемент 12 (турбогенератора 13 55 с преобразователем числа оборотов 14) размещен в водосливном канале 7, Приводной щит 15 задействован с рабочим органом 3 посредством штанги 16 и телескопических рычагов 17, установленных поворотно на полуосях 18, удерживающих корпуса 1 и 2 и закрепленных на раздвижных опорах 19 с фиксирующими устройствами 20.

Волновая энергетическая установка работает следующим образом.

Накат и откат волн в прибрежной зоне акватории воздействует на маятниковый приводной щит 15, закрепленный фронтально движению волн на телескопических рычагах 17, установленных с возможностью поворота на полуосях 18, верхние концы которых закреплены посредством штанги

16 с обечайкой 3, обеспечивая ей тем самым периодически повторяющиеся повороты по (фиг. 3, откат волны) и против (фиг. 2, накат волны) часовой стрелки. Волны, набегающие на берег и уходящие от него, заполняют водой через окно 8 полость, образованную стенками 4 и 5, корпусом 2 и обечайкой 3.

При повороте обечайки 3 против часовой стрелки (фиг. 2) шарнирные пластины 9 при прохождении обечайкой 3 зоны нижней части корпуса 2 за счет сопротивления воды отклоняются в сторону обечайки 3 и обеспечивают беспрепятственное заполнение водой указанной зоны; при прохождении обечайкой 3 эоны верхней части корпуса 2 за счет силы тяжести— поворачиваются до перпендикулярного положения относительно внутренней поверхности обечайки 3 и образуют со стенками 4 и 5, корпусом 2, обечайкой 3 водоподъемные ячейки 11, заполненные водой.

При достижении пластины 9 верхней кромки внутреннего корпуса 2 вода иэ ячейки 11 поступает в накопительную емкость 6, направляется в канал 7, воздействуя на рабочий элемент 12 турбогенератора 13. При повороте обечайки 3 по часовой стрелке (фиг. 3) повторяется аналогичный рабочий цикл. В процессе рабочего режима обечайки

3 корпуса 1 и 2 с емкостью 6, каналом 7, турбогенератором 13 остаются в статическом положении, удерживаемые полуосями

18, соединенными с раздвижными опорами

19.

Экономическая эффективность волновой энергетической установки обуславливается следующими факторами: использование как кинетической, так и потенциальной энергии волн, как для заполнения водой через окно внутреннего корпуса внутренней полости установки, так и для непрерывной посредством колеблющейся обечайки, подачи воды через конусообразную емкость на рабочий элемент турбогенератора; замкнутого (вследствие конструктивных особенностей установки) цикла подачи воды на рабочий элемент турбогенератора; регули2004839 рования местоположения и взаиморасположения маятникового щита, других элементов и, всей установки в целом посредством телескопических рычагов и

Формула изобретения

ВОЛНОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА, содержащая неподвижную опору с шарнирно прикрепленным к ней маятниковым щитом, верхний конец которого кинематически связан с рабочим органом гидравлического преобразователя, неподвижная часть которого прикреплена к опо-. ре, и подключенный к преобразователю гидроагрегат, отличающаяся тем, что, с целью повышения КПД и надежности в работе установки, неподвижная часть гидравлического преобразователя выполнена в виде двух усеченных сверху, горизонтально и коаксиально расположенных цилиндрических корпусов, его рабочий орган

- в виде кольцевой обечайки, установленраздвижных опор в зависимости от характера волн. (56) Авторское свидетельство СССР

N . 1453076, кл, F 03 В 13/12, 1986, 5 ной с возможностью поворота между стенками корпусов, при этом в верхней части внутреннего корпуса выполнена сужающа10 яся вниз конусообразная емкость с нижним водосливным каналом, а в нижней части - окно, расположенное под водосливным каналом, на внутренней поверхности

15 обечайки — шарнирные пластины с упорами, установленные с воэможностью образования при повороте обечайки со стенками корпусов полостей, рабочий элемент

20 турбогенератора размещен в водосливном канале и кинематическая связь щита с рабочим элементом преобразователя выполнена посредством штанги и телескопического рычага, 2004839

2004839

Составитель К.Пресняков

Техред М.Моргентал Корректор Е.Папп

Редактор Н.Федорова

Заказ 3392

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101-.