Волновая энергетическая установка

 

Установка предназначена для преобразования энергии волн в электрическую энергию. Установка содержит установленный в опорах вращения и подсоединенный к электрогенератору вал отбора мощности и два поплавка, расположенных эксцентрично относительно оси вала и смещенных относительно друг друга в окружном направлении. Установка также снабжена двумя дополнительными валами, свободно установленными в опорах вращения соосно с валом отбора мощности по разные стороны от последнего и фрикционно-связанными с ним посредством двух витых цилиндрических пружин с разными направлениями навивки. Каждая из пружин плотно надета на один из концов вала отбора мощности и конец близ расположенного дополнительного вала. При этом поплавки консольно закреплены в диаметрально противоположных точках поверхностей дополнительных валов с возможностью регулировки и фиксации положений поплавков. Конструкция установки позволяет повысить КПД использования энергии волн. 1 ил.

Изобретение относится к гидроэнергетике и может быть использовано для преобразования энергии волн в электрическую энергию.

Известна волновая энергетическая установка, содержащая частично заполненный жидкостью плавучий корпус и расположенный в нем плоский поплавок, центральная часть и края которого соединены при помощи гибких элементов с корпусом и валом отбора мощности электрогенератора (см. а.с. СССР 1260557, кл. F 03 В 13/12, 1986).

Недостатками известного устройства являются сравнительно низкая эффективность преобразования энергии волн в электрическую энергию и малый КПД.

Известна волновая энергетическая установка, содержащая заякоренный плот, понтон с погруженным под уровень воды устройством отбора мощности, соединенный гибкой связью с плотом (cм. а.c. СССР 1341373, кл. F 03 B 13/12, 1987).

Недостатком известного устройства являются ограниченные функциональные возможности вследствие того, что для преобразования используются практически только вертикальные колебания взаиморасположений плота и понтона.

Известно также устройство для преобразования энергии волн, содержащее вал с закрепленным на нем полым поплавком, частично заполненным жидким или сыпучим балластом (см. а.с. СССР 931940, кл. F 03 В 13/12, 1982).

Недостатком устройства также являются ограниченные функциональные возможности, так как для преобразования используется только разность архимедовых сил на гребне волны и в ее ложбине, причем процесс осуществляется только при строго определенном сочетании геометрических параметров устройства с соответствующими характеристиками волны.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является волновая энергетическая установка, содержащая установленный в опорах вращения и подсоединенный к электрогенератору вал отбора мощности с консольно закрепленными на нем в одной перпендикулярной валу плоскости и смещенными относительно друг друга в окружном направлении поплавками (cм. а.с. СССР 1208298, кл. F 03 В 13/14, 1986), принятая за прототип.

Недостатками устройства-прототипа являются его ограниченные функциональные возможности и сравнительно низкий КПД. Это объясняется тем, что эффект преобразования энергии волн в электрическую энергию обусловлен только разностью архимедовых сил, действующих в каждый момент времени на соседние поплавки, расположенные соответственно на гребне и в ложбине волны. При этом процесс осуществляется только при сочетании геометрических параметров устройства и соответствующих характеристик волн, обеспечивающих такое расположение соседних поплавков. Кроме того, обратное направление движения волн (например, случай приливов - отливов) сразу нарушает работоспособность устройства.

Сущность изобретения заключается в разработке волновой энергетической установки, обеспечивающей эффективное преобразование энергии волн в электрическую энергию как за счет вертикальных колебаний воды, так и за счет неоднородности волнового движения в горизонтальном направлении при любом направлении волн, их интенсивности, сочетании характеристик и т.п., что достигается созданием в устройстве однонаправленного вращающего момента, действующего на вал отбора мощности при любом сочетании вышеуказанных факторов. За счет этого работоспособность устройства по принципу своего действия не зависит от направления волн, природы их происхождения, сохраняется при полном отсутствии волн, при изменении глубины погружения поплавков, при действии приливов и отливов и т.д.

Технический результат - расширение функциональных возможностей конструкции и повышение ее КПД.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известной волновой энергетической установке, содержащей установленный в опорах вращения и подсоединенный к электрогенератору вал отбора мощности и два плоских поплавка, расположенных эксцентрично относительно оси вала и смещенных относительно друг друга в окружном направлении, особенность заключается в том, что в установку введены два дополнительных вала, свободно установленных в опорах вращения соосно с валом отбора мощности по разные стороны от последнего и фрикционно связанных с валом отбора мощности с помощью двух витых цилиндрических пружин с разными направлениями навивки, каждая из которых плотно надета на один из концов вала отбора мощности и конец близ расположенного дополнительного вала, при этом поплавки консольно закреплены в диаметрально противоположных точках поверхностей дополнительных валов с возможностью регулировки и фиксации положений плоскостей поплавков.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где схематично изображена предлагаемая волновая энергетическая установка.

Волновая энергетическая установка содержит установленный в опорах вращения 1 и присоединенный к электрогенератору (не показан) вал 2 отбора мощности и два плоских поплавка 3, 4, расположенных эксцентрично относительно оси вала 2 и смещенных относительно друг друга в окружном направлении, два дополнительных вала 5, 6, свободно установленных в опорах вращения 7 соосно с валом 2 отбора мощности по разные стороны от последнего и фрикционно связанных с валом 2 отбора мощности с помощью двух витых цилиндрических пружин 8, 9 с разными направлениями навивки, каждая из которых плотно надета на один из концов вала 2 отбора мощности и конец близ расположенного дополнительного вала 5 или 6. При этом поплавки 3, 4 консольно с помощью тяг 10, 11 со сферическими шарнирами 12, 13 с фиксаторами на обращенных к валам 5, 6 концах закреплены на диаметрально противоположных точках поверхностей дополнительных валов 5, 6 с возможностью регулировки и фиксации положений плоскостей поплавков 3, 4. Конструкция сферического шарнира 12, 13 с фиксатором общеизвестна и поэтому подробно не раскрыта в материалах заявки.

Работа установки осуществляется следующим образом.

В исходном положении тяги 10, 11 обязательно установлены и зафиксированы в сферических шарнирах 12, 13 параллельно друг другу, поэтому плоскости поплавков 3, 4 ориентированы в параллельных плоскостях. Рассмотрим, например, случай, когда, как показано на чертеже, тяги 10, 11 установлены вертикально, а плоскости поплавков 3, 4 соответственно горизонтальны. Пусть, например, направление воздействия на поплавки со стороны воды снизу вверх (при этом абсолютно не имеет значения, направление ли это волны, либо подъем уровня воды, прилив и т.п.). При взгляде справа на чертеже к дополнительному валу 6 вращающий момент со стороны поплавка 4 прикладывается против часовой стрелки, естественно в этом же направлении начинает поворачиваться вал 6, при этом за счет сил сцепления пружина 9 закручивается, увеличивая натяг между дополнительным валом 6 и валом 2 отбора мощности, в результате чего эти валы вращаются как единое целое. При таком повороте (против часовой стрелки) вал 2 стремится раскрутить пружину 8 (ее часть, охватывающую вал 2), в результате чего натяг между валом 2 и дополнительным валом 5 ослабляется. Одновременно с этим поплавок 3 под тем же воздействием воды также идет вверх, дополнительный вал 5 поворачивается по часовой стрелке (взгляд также справа), за счет сил сцепления часть пружины 8, охватывающая вал 5, раскручивается, и натяг между валами 2 и 5 опять ослабляется уже с другой стороны пружины 8. В результате вал 2 проскальзывает в пружине 8 при своем вращении и не зависимо от дополнительного вала 5 вал 2 вращается против хода часовой стрелки при взгляде справа. Пусть теперь волна действует на поплавки 3, 4 сверху вниз. Вал 5 вращается против часовой стрелки (все время смотрим справа), пружина 8 закручивается, вал 2 с валом 5 вращаются как единое целое. При вращении вал 2 раскручивает охватывающую его часть пружины 9. Одновременно поплавок 4 идет вниз, поворачивая вал 6 по часовой стрелке и раскручивая, тем самым, пружину 9. В результате вал 2 проскальзывает уже в пружине 9 и вращается против часовой стрелки. Совершенно очевидно, что при любой ориентации поплавков 3, 4 в параллельных плоскостях (тяги 10, 11 параллельны друг другу) и при любом направлении возмущений со стороны воды к валу 2 отбора мощности прикладывается однонаправленный вращающий момент и вал 2 вращается в одном направлении. Такой эффект достигается разным направлением навивки пружин 8, 9, а также размещением поплавков по разные стороны от оси вращения валов.

Очевидно, что предлагаемая установка предельно проста по конструкции, универсальна и имеет высокий КПД. Ее работоспособность в принципе не зависит от природы возмущений со стороны воды, направления возмущений, параметре в волны, перепада уровней и т.п. Направление вращение вала отбора мощности в принципе не зависит от направления любых возмущений со стороны волн. При необходимости плоскости поплавков могут быть повернуты перпендикулярно направлению волны. Однако, при этом эти плоскости должны оставаться параллельными друг другу.

Формула изобретения

Волновая энергетическая установка, содержащая установленный в опорах вращения и подсоединенный к электрогенератору вал отбора мощности и два плоских поплавка, расположенных эксцентрично относительно оси вала и смещенных относительно друг друга в окружном направлении, отличающаяся тем, что в установку введены два дополнительных вала, свободно установленных в опорах вращения соосно с валом отбора мощности по разные стороны от последнего и фрикционно связанные с валом отбора мощности с помощью двух витых цилиндрических пружин с разными направлениями навивки, каждая из которых плотно надета на один из концов вала отбора мощности и конец близ расположенного дополнительного вала, при этом поплавки консольно закреплены в диаметрально противоположных точках поверхностей дополнительных валов с возможностью регулировки и фиксации положений плоскостей поплавков.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к судостроению и касается создания скуловых судовых килей, позволяющих утилизацию волновой энергии

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к волновым энергетическим установкам

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при создании автономных надводных экологически чистых источников электрической энергии, использующих энергию ветра и ветровых волн

Изобретение относится к энергетике, в частности для выработки электроэнергии путем использования энергии морских волн за счет образующихся вертикальных подъемов и спадов волн

Изобретение относится к волновым двигателям и может быть использовано для преобразования энергии волн в другие виды энергии, например в электрическую

Изобретение относится к гидороэнергетическому машиностроению и может быть использовано в гидроэнергетике для преобразования энергии морских и океанских волн в электрическую

Изобретение относится к гидроэнергетике и может быть использовано в волновых энергетических установках в качестве источника энергии для навигационных и океанографических буев, а также на морских яхтах для подзарядки аккумуляторов

Изобретение относится к морской энергетике, а именно к устройствам для преобразования волн, естественных местных и океанических течений в электрическую энергию в условиях открытого моря

Изобретение относится к области гидроэнергетики и может быть использовано для преобразования энергии волн в электрическую

Изобретение относится к области электроэнергетики, в частности к электрогенерирующим установкам, использующим энергию морских волн

Изобретение относится к области электротехники

Изобретение относится к плавучим средствам навигационного оборудования - морскому бую ледовому, предназначенному для ограждения фарватеров и предотвращению навигационных опасностей на акваториях, покрывающихся льдом в осенне-зимний и весенний периоды

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано для производства экологически чистой электроэнергии путем преобразования энергии морских волн (в том числе приливов и отливов)

Изобретение относится к плавучим средствам навигационного оборудования, в частности к бую, предназначенному для ограждения фарватеров и отдельных навигационных опасностей на судоходных акваториях

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к производству электроэнергии путем преобразования энергии вертикального волнения воды в электрическую. Поплавковый волновой генератор содержит каркас 1, имеющий соосные центральные отверстия 18, поплавок 3 с закрепленным к нему штоком 2, имеющим продольный паз с находящимся в нем фиксатором 13, препятствующим возможности поворота штока 2 вокруг вертикальной оси, горизонтальную площадку 4 с размещенными плоскими магнитами 5, кинематически связанную с поплавком 3 с возможностью возвратно-поступательного перемещения, корпус 9 с установленным в нем ротором 10, фланец 11, вращающийся вместе с ротором 10, рамку 6 с выполненной вокруг нее обмоткой 8, стойки 16, закрепленные к каркасу 1 и выполненные совместно с призматическими направляющими 17. Нижняя часть площадки 4 имеет форму полого цилиндра с фигурными элементами, образующими периодический профиль 21 переменной кривизны, и находится в постоянном контакте с роликами 12, установленными на фланце 11. Шток 2 состоит из цилиндрической и винтовой частей. Магниты 5 объединены в прямолинейные секции, расположенные параллельно друг другу. Изобретение направлено на обеспечение эффективной генерации электроэнергии, снижение стоимости получаемой электроэнергии и увеличение ресурса работы. 2 ил.

Изобретение относится к гидроэнергетике и предназначено для преобразования энергии волн в электроэнергию. Волновая энергетическая установка содержит каркас 1, кожух 7, поплавок 3, закрепленный к нему шток 2, имеющий цилиндрическую и винтовую части, фиксатор 13, препятствующий повороту штока вокруг вертикальной оси, закрепленный к каркасу 1 корпус 9, с расположенным внутри ротором 10, преобразующим возвратно-поступательное движение штока во вращательное движение ротора и фланца 11 с установленными на нем роликами 12. Ролики 12 постоянно контактируют с нижней частью площадки 4, кинематически связанной с поплавком 3. Площадка 4 представляет собой полый цилиндр с выполненными в нем фигурными элементами, образующими периодический профиль переменной кривизны. В верхней части площадки 4 закреплены объединенные в прямолинейные секции плоские магниты 5, ориентированные параллельно друг другу, с возможностью вертикального возвратно-поступательного движения относительно направляющих 19 и рамки 6, вокруг которой выполнена обмотка 8 и установленной на стойках 18, закрепленных на верхней части каркаса 1. Изобретение направлено на обеспечение эффективной генерации электроэнергии, снижение стоимости получаемой электроэнергии и увеличение ресурса работы. 2 ил.
Наверх