Устройство преобразования энергии волн
Изобретение относится к устройствам преобразования энергии волн в электрическую энергию. Устройство содержит плавучий буй 24, платформу 1 с резервуаром, штырь для крепления платформы 1 ко дну, верхнюю и нижнюю пластины, соединенные штангой с возможностью вертикального перемещения относительно платформы 1, первые и вторые поршни, закрепленные к верхней и нижней пластинам, соответственно, две группы жидкостных направляющих, закрепленных к платформе 1. Каждая направляющая первой группы выполнена в виде первой направляющей трубки 31 с двумя обратными клапанами и первой боковой трубки 32, соединенной с трубкой 31 на участке между клапанами. В каждой трубке 32 размещен один из первых поршней. Один конец каждой трубки 31 выполнен с возможностью размещения под уровнем воды. Каждая направляющая второй группы выполнена в виде второй направляющей трубки 41 с двумя обратными клапанами и второй боковой трубки 42, соединенной с трубкой 41 на участке между клапанами. В каждой трубке 42 размещен один из вторых поршней. Один конец каждой трубки 41 выполнен с возможностью размещения под уровнем воды. Верхняя пластина связана с буем 24 и выполнена с пазами по периметру, в которых размещены первая и вторая группы направляющих. Поршни установлены в трубках 32 и 42 с возможностью перемещения совместно с верхней и нижней пластинами при подъеме и опускании буя 24 и перекачивания воды в резервуар через трубки 31, 41. Изобретение направлено на создание эффективного устройства преобразования волновой энергии. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.
НАЗНАЧЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к устройствам преобразованию энергии волн, а более конкретно к устройствам преобразования волновой энергии, которые преобразует потенциал волны в электрическую энергию.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Устойчивая энергетика стала важным вопросом в последние десятилетия. Зеленые энерговозобновляемые источники, получающие энергию из природной среды, могут быть эффективными производителями электрической энергию. В частности, зеленая энергетика позволяет снизить зависимость от ископаемого топлива и существенно снизить негативное влияние на окружающую среду. Таким образом, развитие возобновляемых источников энергии постоянно прогрессирует.
Зеленые источники энергии можно разделить на следующие типы: солнечная энергия, которую собирают с помощью солнечных батарей и преобразуют в электрическую энергию. Энергия ветра, чтобы получить которую используют ветряные турбины для производства электроэнергии. Приливная энергия, которая является одной из форм гидроэнергетики, преобразуется в электрическую энергию. Кроме того, были использованы и другие зеленые источники энергии, например, такие как искусственный фотосинтез.
Тем не менее развитие и использование экологически чистых источников энергии должно быть более интенсивным и разнообразным. В частности, волновая энергия может быть извлечена более эффективно, путем преобразования потенциальной энергии волн в электрическую энергию.
В качестве аналога можно указать источник информации CN 101918703. Недостатками данного известного устройства являются низкая энергетическая производительность, низкая надежность установки и сложность конструкции. В качестве ближайшего аналога (прототип) можно указать источник информации TW 201013040.
Недостатками данного известного устройства являются существенные потери энергии в процессе ее передачи при работе промежуточных механизмов, низкая надежность и сложность конструкции.
Технической задачей изобретения является создание эффективного устройства преобразования волновой энергии и расширение арсенала устройств преобразования волновой энергии.
Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи, заключается в повышении производительности полезной энергии на одном буе, повышении надежности, упрощении конструкции. Одновременно повышается эксплуатационный ресурс и ремонтопригодность устройства.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Сущность изобретения заключается в том, что устройство преобразования энергии волн содержит плавучий буй, платформу с установленным на ней резервуаром, крепежный штырь для крепления платформы ко дну, верхнюю и нижнюю пластины, соединенные между собой штангой с возможностью вертикального перемещения относительно платформы при перемещении буя, первые и вторые поршни, закрепленные к верхней и нижней пластинам, соответственно, а также две группы жидкостных направляющих, закрепленных к платформе, из которых каждая направляющая первой группы выполнена в виде первой направляющей трубки с двумя обратными клапанами и первой боковой трубки, соединенной с направляющей трубкой на участке между двумя обратными клапанами, причем в каждой первой боковой трубке размещен один из первых поршней, соединенных с верхней пластиной, а один конец каждой первой направляющей трубки выполнен с возможностью размещения под уровнем воды; каждая направляющая второй группы выполнена в виде второй направляющей трубки с двумя обратными клапанами и второй боковой трубки, соединенной с направляющей трубкой на участке между двумя обратными клапанами, причем в каждой второй боковой трубке размещен один из вторых поршней, соединенных с нижней пластиной, а один конец каждой второй направляющей трубки выполнен с возможностью размещения под уровнем воды; при этом верхняя пластина связана с буем и выполнена с пазами по внешнему периметру, в которых размещены первая и вторая группы жидкостных направляющих; а поршни установлены в боковых трубках с возможностью перемещения совместно с верхней и нижней пластинами при подъеме и опускании буя и перекачивания воды в резервуар через первые и вторые направляющие трубки.
Предпочтительно, соединительная штанга установлена с возможностью перемещения по крепежному штырю платформы, на наружной поверхности первых и вторых направляющих трубок установлены опорные рельсы, а буй снабжен скобами для перемещения по опорным рельсам, причем каждая скоба может быть снабжена колесом для скольжения по соответствующему опорному рельсу.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1 изображено устройство преобразования волновой энергии; на фиг. 2 - вид на плавающую сборку из верхней и нижней пластин, на фиг. 3 - трубки первой группы жидкостных направляющих, на фиг. 4 - трубки второй группы жидкостных направляющих, на фиг. 5 - положение устройства при среднем уровне воды, на фиг. 6 - положение устройства при низком уровне воды, на фиг. 7 - положение устройства при высоком уровне воды.
Устройство преобразования энергии волн содержит плавучий буй 24, плавающий на текущем уровне воды в водоеме, платформу 1 с установленным на ней резервуаром (не изображен), крепежный штырь 11 для жесткого крепления платформы 1 ко дну, верхнюю пластину 21 и нижнюю пластину 22, соединенные между собой штангой 23 с возможностью вертикального перемещения вверх и вниз относительно платформы 1 при перемещении буя 24. Крепежный штырь 11 вставляется в морское дно таким образом, чтобы предотвратить смывание устройства морскими волнами.
Пластины 21, 22 с штангой 23 образуют плавающую сборку. Первые поршни 211 и вторые поршни 221 закреплены штоками к верхней и нижней пластинам 21, 22, соответственно. Устройство содержит две группы 3 и 4 жидкостных направляющих, закрепленных к платформе 1, из которых каждая направляющая первой группы 3 выполнена в виде первой направляющей трубки 31 с двумя обратными клапанами 5 и первой боковой трубки 32, соединенной с направляющей трубкой 31 сбоку на участке между двумя обратными клапанами 5. Первая боковая трубка 32 направлена вверх от одной боковой стороны первой направляющей трубки 31, причем в каждой первой боковой трубке 32 размещен один из первых поршней 211, соединенных с верхней пластиной 21, а один конец каждой первой направляющей трубки 31 выполнен с возможностью размещения под уровнем воды (под водой). Каждая направляющая второй группы 4 выполнена в виде второй направляющей трубки 41 с двумя обратными клапанами 5 и второй боковой трубки 42, соединенной с направляющей трубкой 41 сбоку на участке между двумя обратными клапанами 5. Вторая боковая трубка 42 направлена вниз от одной боковой стороны второй направляющей трубки 41, причем в каждой второй боковой трубке 42 размещен один из вторых поршней 221, соединенных с нижней пластиной 22, а один конец каждой второй направляющей трубки 41 выполнен с возможностью размещения под уровнем воды (под водой).
Таким образом, верхняя пластина 21 имеет множество первых поршней 211, отходящих вниз от нее, каждый из поршней 211 вставлен в соответствующую первую боковую трубку 32, нижняя пластина 22 имеет множество вторых поршней 22 отходящих вверх от нее, каждый из вторых поршней 221 вставлен в соответствующую вторую боковую трубку 42. Верхняя пластина 21 соединена с буем 24 и выполнена с пазами позиционирования по внешнему периметру, в которых размещены первая и вторая группы жидкостных направляющих 31, 32, 41, 42. Смежные пазы 212 позиционирования отделены друг от друга на пластине 21 промежутками. Поршни 211, 221 установлены в боковых трубках 32, 42 с возможностью перемещения совместно с верхней и нижней пластинами 21, 22 при подъеме и опускании буя 24 и перекачивания воды в резервуар через первые и вторые цилиндрические направляющие трубки 31, 41.
Предпочтительно, соединительная штанга 23 установлена подвижно с возможностью перемещения по крепежному штырю 11 платформы 1, на наружной поверхности первых и вторых направляющих трубок 31, 41 установлены опорные рельсы 25, а буй 24 снабжен скобами 241 для перемещения буя 24 с плавающей сборкой 21, 22, 23 вверх и вниз по опорным рельсам 25, причем каждая скоба 241 может быть снабжена колесом 2411 для скольжения по соответствующему опорному рельсу 25. На фиг.5, 6, 7 уровень воды обозначен пунктирной линией, проходящей через буй 24. Таким образом, на поверхности буя 24 имеется множество фигурных скоб 241, установленных на одной его стороне. Соседние фигурные скобы 241 отделены друг от друга промежутками. Фигурные скобы 241 сопряжены с опорными рельсами 25 с возможностью перемещения буя 24 относительно опорных рельсов 25.
Устройство преобразования энергии волн работает следующим образом.
При волнении моря, когда плавучий буй 24 перемещается под действием волн вверх и вниз, в соответствии с изменением уровня воды, плавающая сборка 21, 22, 23 перемещается вверх и вниз, а вода течет в первые направляющие трубки 31 и вторые направляющие трубки 41 под воздействием возвратно-поступательного движения первых и вторых поршней 211, 221, при этом вода поступает вверх в резервуар над платформой 1. Когда тело буя 24 приводится в движение волной, верхняя пластина 21, нижняя пластина 22 и штанга 23 перемещаются и, соответственно, управляют первыми поршнями 211 и вторыми поршнями 221, совершая возвратно-поступательное движение в вертикальном направлении.
Каждый первый поршень 211 вставлен в соответствующую первую боковую трубку 32 так, что выдавливает воду в первую направляющую трубку 31, а каждый второй поршень 221 вставлен в соответствующую вторую боковую трубку 42 таким образом, что выдавливает воду во вторую направляющую трубку 41.
При этом, когда вода поступает в первую направляющую трубку 31 и вторую направляющую трубку 41 с одного конца, соответствующие клапаны 5 предотвращают возникновение обратного потока воды.
Жидкостные направляющие первого узла 3 и второго узла 4 расположены в соответствующих пазах 212 таким образом, что поддерживают стабильность верхней пластины 21.
На фиг. 1, 5, 6, 7 видно, что, когда тело буя 24 перемещается под действием волн и плавающая сборка 21, 22, 23 перемещается вверх и вниз, вода поступает в первую направляющую трубку 31 и вторую направляющую трубку 41 и под ее давлением первый поршень 211 и второй поршень 221 совершают возвратно-поступательные движения. Таким образом, вода течет вверх в резервуар над платформой 1. Потенциальная энергия воды в резервуаре может быть преобразована в электрическую энергию или использована для других применений. В описанном выше механизме настоящего изобретения вода течет вверх через жидкостные направляющие первого 3 и второго 4 узлов в результате движения плавающей сборки 21, 22, 23 с поршнями 211, 221. Таким образом, разность уровней воды преобразуется в потенциальную энергию воды в резервуаре, которая может быть преобразована в электрическую энергию.
Использование настоящего изобретения позволит повысить производительность полезной энергии на одном буе, повысить надежность благодаря простой конструкции с минимальным количеством подвижных частей и отсутствием вращающихся частей, упростить конструкцию. Одновременно повышается эксплуатационный ресурс и ремонтопригодность устройства.
1. Устройство преобразования энергии волн, содержащее плавучий буй, платформу с установленным на ней резервуаром, крепежный штырь для крепления платформы ко дну, верхнюю и нижнюю пластины, соединенные между собой штангой с возможностью вертикального перемещения относительно платформы при перемещении буя, первые и вторые поршни, закрепленные к верхней и нижней пластинам, соответственно, а также две группы жидкостных направляющих, закрепленных к платформе, из которых каждая направляющая первой группы выполнена в виде первой направляющей трубки с двумя обратными клапанами и первой боковой трубки, соединенной с направляющей трубкой на участке между двумя обратными клапанами, причем в каждой первой боковой трубке размещен один из первых поршней, соединенных с верхней пластиной, а один конец каждой первой направляющей трубки выполнен с возможностью размещения под уровнем воды; каждая направляющая второй группы выполнена в виде второй направляющей трубки с двумя обратными клапанами и второй боковой трубки, соединенной с направляющей трубкой на участке между двумя обратными клапанами, причем в каждой второй боковой трубке размещен один из вторых поршней, соединенных с нижней пластиной, а один конец каждой второй направляющей трубки выполнен с возможностью размещения под уровнем воды; при этом верхняя пластина связана с буем и выполнена с пазами по периметру, в которых размещены первая и вторая группы жидкостных направляющих; а поршни установлены в боковых трубках с возможностью перемещения совместно с верхней и нижней пластинами при подъеме и опускании буя и перекачивания воды в резервуар через первые и вторые направляющие трубки.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что соединительная штанга установлена с возможностью перемещения по крепежному штырю платформы.
3. Устройство по любому из пп. 1, 2, отличающееся тем, что на наружной поверхности первых и вторых направляющих трубок установлены опорные рельсы, а буй снабжен скобами для перемещения по опорным рельсам.
4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что каждая скоба снабжена колесом для скольжения по соответствующему опорному рельсу.
