Инерционно-поршневая волновая энергетическая установка

Авторы патента:

F03B13/16 - использующие перемещение элемента, приводимого в действие энергией волны, относительно другого элемента

Владельцы патента RU 2388933:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ НАВИГАЦИОННО-ГИДРОГРАФИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ" (RU)

Изобретение относится к области электротехники. Установка содержит буй, автономный электрический источник и подзарядное энергетическое устройство с механизмом подключения его к источнику, инерционный поршень, выполненный с возможностью возвратно-поступательного перемещения вверх и вниз за счет вертикальных движений буя под воздействием колебаний водной поверхности, и пружинные амортизаторы. Выход устройства через механизм подключения соединен с входом источника. Установка снабжена воздушной турбиной, например турбиной Уэллса, и воздуховодными трубками. Внутри буя размещены источник, выполненный в виде емкостного молекулярного накопителя энергии на основе двойнослойного конденсатора, и подзарядное устройство, включающее генератор постоянного тока с реле-регулятором напряжения, ротор которого жестко соединен с лопастным колесом турбины, и механизм вращения с воздушной емкостью цилиндрической формы, внутри которой расположен поршень, прикрепленный сверху и снизу внутри корпуса емкости с помощью амортизаторов. В нижней и верхней части емкости выполнены отверстия, к которым жестко прикреплены трубки, расположение которых обеспечивает движение воздушного потока к лопаткам колеса турбины, обусловленного колебательными возвратно-поступательными перемещениями поршня. Изобретение направлено на упрощение технической конструкции волновых энергетических установок, повышение надежности, долговечности и упрощение их эксплуатации. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к морским автономным устройствам электропитания светооптической аппаратуры, например морского ледового буя.

Известна морская автономная энергетическая установка электропитания светооптической аппаратуры буя ледового, содержащая химические источники постоянного тока (электрохимические батареи) и механизм подключения этих батарей на разряд к светооптической аппаратуре буя ледового (см. патенты США №3794907, 3818312; патенты Великобритании №1357427,1368202 за 1974 г. по кл. 1; патенты Франции №2193284, 2215743 за 1974 г. по кл. H02M 7/52-1; авторское свидетельство №586533 за 1978 г. по кл. 321).

Недостатком данной автономной энергетической установки является то, что при питании электрическим током светооптической аппаратуры буя ледового энергетический ресурс данных электрохимических батарей с течением времени уменьшается, что обусловливает необходимость их периодической замены на новые и снижает надежность и долговечность ее использования.

Осуществление такой замены значительно снижает эффективность использования рассматриваемой энергетической установки, так как для замены данных электрохимических батарей необходима доставка их обеспечивающим судном к месту установки буя, подъем буя на палубу обеспечивающего судна, разборка контейнеров с батареями, замена элементов на новые, монтаж буя и постановка его в заданную точку на акватории. После проведения описанного выше мероприятия обязательно уточнение географических координат места постановки буя, и в случае несовпадения их с заданными координатами предполагается выставка буя в уточненную точку. Для выполнения указанных действий необходимо затрачивать значительное время и моторесурс постановочного судна, что обусловливает сложность использования существующей энергетической установки и большие финансовые затраты, связанные с использованием обеспечивающего судна.

Известна также волновая энергетическая установка (см. патент RU-2078249 C1 «Волновая энергетическая установка», 1993 г.), наиболее близкая по технической сущности к заявляемой инерционно-поршневой волновой энергетической установке (ИПВЭУ), содержащая электрохимический аккумулятор и подзарядное устройство, размещенное в плавучем корпусе, в котором расположены опора в виде рамы с вертикальными направляющими, механический преобразователь, содержащий 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 и установлен параллельно направляющим со стороны, обратной их контакту с инерционным телом. Вал генератора кинематически соединен с валом блока, который приводится во вращательное движение гибкой тягой. Введенный электрохимический аккумулятор подключен к генератору через диодный выпрямитель и трансформатор с изменяющимся коэффициентом трансформации, введенный регулятор соединен с выходом генератора и с электрохимическим аккумулятором. Нагрузочное устройство и устройство изменения коэффициента трансформации подключено к регулятору.

Недостатком данной волновой энергетической установки является то, что она имеет весьма сложную и объемную техническую конструкцию: значительное количество кинематических узлов, объемные технические средства (генератор переменного тока, выпрямитель, трансформатор, нагрузочное устройство, электрохимический аккумулятор и регулятор). Эти обстоятельства не позволяют установить указанную энергетическую установку во внутреннем отсеке буя ледового, вследствие чего необходимо использование дополнительной плавучести с расположенной внутри нее данной энергетической установкой и соединенной с буем электрическим кабель-тросом. Подобная конструкция значительно снижает надежность использования данной волновой энергетической установки в штормовых и ледовых условиях. Кроме того, данная волновая энергетическая установка содержит электрохимический аккумулятор, при использовании которого периодически необходимо осуществлять его техническое обслуживание в соответствии с техническими условиями (ТУ) на аккумулятор. Указанные обстоятельства значительно снижают эффективность и долговечность использования данной волновой энергетической установки.

В основу изобретения положена задача существенного упрощения технической конструкции волновых энергетических установок, повышение надежности и долговечности этих установок и упрощение процесса их эксплуатации.

Поставленная техническая задача решается тем, что инерционно-поршневая волновая энергетическая установка, содержащая буй, автономный электрический источник и подзарядное энергетическое устройство с механизмом подключения его к данному источнику, инерционный поршень, выполненный с возможностью возвратно-поступательного перемещения вверх и вниз за счет вертикальных движений буя под воздействием колебания водной поверхности, и пружинные амортизаторы, при этом выход подзарядного энергетического устройства через механизм подключения соединен с входом автономного электрического источника, согласно изобретению установка снабжена воздушной турбиной, например турбиной Уэллса, и воздуховодными трубками, причем внутри буя размещены автономный электрический источник, выполненный в виде емкостного молекулярного накопителя энергии на основе двойнослойного конденсатора, и подзарядное устройство, включающее генератор постоянного тока с реле-регулятором напряжения, ротор которого жестко соединен с лопастным колесом турбины, и механизмом вращения с воздушной емкостью цилиндрической формы, внутри которой расположен инерционный поршень, прикрепленный сверху и снизу внутри корпуса емкости с помощью пружинных амортизаторов, при этом в нижней и верхней части емкости выполнены отверстия, к которым жестко прикреплены воздуховодные трубки, расположение которых обеспечивает движение воздушного потока к лопаткам колеса турбины, обусловленного колебательными возвратно-поступательными перемещениями инерционного поршня.

На чертеже схематично изображен вид заявленной инерционно-поршневой волновой энергетической установки с расположением внутри нее корпуса предлагаемых технических средств и их структурное соединение.

Инерционно-поршневая энергетическая установка содержит емкостный молекулярный накопитель энергии на основе двойнослойного конденсатора 1, подзарядное устройство данного накопителя, содержащее генератор постоянного тока 2 с реле-регулятором его напряжения 3. Ротор генератора 2 жестко соединен с лопастным колесом турбины Уэллса 4. Механизмом вращения лопастного колеса 4 является воздушная емкость 5 цилиндрической формы. Внутри емкости 5 расположен инерционный поршень 6, прикрепленный сверху и снизу к внутреннему корпусу емкости 5 с помощью пружинных амортизаторов 7. В нижней и верхней частях емкости 5 выполнены отверстия 8, к которым жестко прикреплены воздуховодные трубки 9, расположение которых обеспечивает движение воздушного потока к лопаткам колеса турбины 4.

Принцип действия заявляемой установки основан на колебательных возвратно-поступательных движениях инерционного поршня 6 с пружинными амортизаторами 7, введенного в воздушную емкость 5, которые в свою очередь вызываются вертикальными перемещениями буя, внутри которого помещена энергетическая установка, под воздействием колебаний водной поверхности. Колебания инерционного поршня 6 по вертикали вверх и вниз внутри емкости 5 обеспечивают подачу воздушного потока по воздуховодным трубкам 9, присоединенным к отверстиям 8, к лопастному колесу 4, жестко скрепленному с ротором генератора постоянного тока 2, имеющего реле-регулятор напряжения 3. После того как генератор постоянного тока 2 разовьет напряжение, большее, чем внутреннее напряжение накопителя энергии 1, начнется процесс накопления электрической энергии в накопителе 1. После полного заряда накопителя энергии 1 реле-регулятор напряжения 3 генератора постоянного тока 2 переключает генератор 2 на электрическую цепь 10 механизма подключения светооптической аппаратуры буя.

При отсутствии волнения и, как следствие, прекращении работы подзарядного устройства электропитание светооптической аппаратуры буя осуществляется непосредственно от накопителя энергии 1.

Инерционно-поршневая волновая энергетическая установка, содержащая буй, автономный электрический источник и подзарядное энергетическое устройство с механизмом подключения его к данному источнику, инерционный поршень, выполненный с возможностью возвратно-поступательного перемещения вверх и вниз за счет вертикальных движений буя под воздействием колебаний водной поверхности и пружинные амортизаторы, при этом выход подзарядного энергетического устройства через механизм подключения соединен с входом автономного электрического источника, отличающаяся тем, что установка снабжена воздушной турбиной, например, турбиной Уэллса, и воздуховодными трубками, причем внутри буя размещены автономный электрический источник, выполненный в виде емкостного молекулярного накопителя энергии на основе двухслойного конденсатора и подзарядное устройство, включающее генератор постоянного тока с реле-регулятором напряжения, ротор которого жестко соединен с лопастным колесом турбины, и механизм вращения с воздушной емкостью цилиндрической формы, внутри которой расположен инерционный поршень, прикрепленный сверху и снизу внутри корпуса емкости с помощью пружинных амортизаторов, при этом в нижней и верхней частях емкости выполнены отверстия, к которым жестко прикреплены воздуховодные трубки, расположение которых обеспечивает движение воздушного потока к лопаткам колеса турбины, обусловленного колебательными возвратно-поступательными перемещениями инерционного поршня.

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

Волновая энергетическая установка // 2286476

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

Энергетическая установка морского базирования // 2225530

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

Волновая энергетическая установка // 2200251

Скуловой киль // 2166453

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

Волновая энергетическая установка // 2147077

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

Способ генерирования электроэнергии, использующий энергию волн, и устройство для его осуществления // 2146774

Энергетический преобразователь // 2139440

Волно-ветровая электростанция // 2136956

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

Волновая электростанция // 2128784

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

Морской буй ледовый // 2399546

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

Способ преобразования механической энергии первичного источника в электрическую и волновая энергетическая установка для его осуществления // 2409761

Устройство получения электроэнергии за счет колебаний водной поверхности // 2447317

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)

Навигационный буй (варианты) // 2489301

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

Волновой генератор // 2534335

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.

Волновая энергетическая установка // 2539410

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.

Устройство интегрированного генератора для генерирования энергии из возобновляемых альтернативных источников без вредных выбросов, сберегающего и сохраняющего окружающую среду // 2545263

Изобретение относится к генератору для генерирования энергии. Генератор (100) содержит плавучую платформу (1), приспособленную для частичного погружения в текучую среду, мачту (2), расположенную на платформе (1) и содержащую, по меньшей мере, один ветрогенератор (3), по меньшей мере, один первый аккумулятор энергии и один преобразователь. Генератор (1) дополнительно содержит, по меньшей мере, одну систему для аккумулирования и преобразования механической энергии. По меньшей мере, одна система для аккумулирования и преобразования механической энергии содержит, по меньшей мере, один заряжаемый механический аккумулятор (14), по меньшей мере, один балансир (12) с маховиком, соединенный с аккумулятором (14), и устройство для преобразования механической энергии в электрическую энергию. Волновое движение или поток текучей среды, в которую погружена платформа (1), определяет колебательное движение платформы (1), мачты (2) и, по меньшей мере, одного балансира (12) для зарядки аккумулятора (14), который в свою очередь выдает энергию, генерируемую посредством его перемещения, в устройство для преобразования механической энергии. Изобретение направлено на повышение эффективности генерирования энергии. 15 з.п. ф-лы, 10 ил.

Инерционный генератор // 2553968

Изобретение относится к области производства электрической энергии и может быть использовано в устройствах с автономным питанием, размещаемых на движущихся объектах. Заявленное изобретение направлено на решение задачи упрощения и повышения эффективности производства электрической энергии для маломощных автономных устройств, установленных на движущихся объектах. Поставленная задача возникает при разработке и создании автономных приемо-передающих устройств, спутниковых трекеров и пр. Устройство состоит из сообщающихся сосудов с жидкостью 1, поплавков 2i, i=1, …, 2, соединителей 3i, i=1, …, 2, преобразователей механической энергии в электрическую 4i, i=1, …, 2. 1 ил.

Волновая энергетическая установка // 2568012

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к производству электроэнергии путем преобразования энергии вертикального волнения воды в электрическую. Волновая энергетическая установка содержит каркас 1, поплавок 4, закрепленный к нему шток 3, имеющий цилиндрическую и винтовую части, фиксатор 11, препятствующий повороту штока вокруг вертикальной оси, закрепленный к каркасу корпус 5 с расположенным внутри ротором 6, преобразующим возвратно-поступательное движение штока во вращательное движение ротора и фланца 7, на котором закреплены магниты 8, вращающиеся вместе с ротором 6. Поплавок 4 разделен перегородкой 19 на верхнюю герметичную полость 20 и нижнюю полость 21, которая посредством трехпозиционного электромагнитного пневмораспределителя 14 сообщается с атмосферой и подключена к источнику сжатого воздуха, обеспечивая регулирование объема воды, поступающей через отверстие 22 в нижнюю часть поплавка. Изобретение направлено на повышение эффективности генерации электроэнергии в результате быстрого изменения массы и регулировки осадки поплавка. 1 ил.

Установка для восполнения энергии морских буев // 2577924

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.