ВОЛНОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1994 года по МПК F03B13/12 F03B13/18 

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

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является волновая энергетическая установка, содержащая корпус и расположенную в нем воздушную турбину, соединенную с генератором, связанным с аккумуляторной батареей, в которой с целью повышения ресурса работы и надежности корпус выполнен в виде трубопровода с расширяющимися патрубками на концах, герметично перекрытыми эластичными мембранами, причем при выполнении установки погружного типа трубопровод заполнен сжатым газом.

Однако наличие гибкой якорной связи способствует проявлению флотационных свойств приводящих, во-первых, к потере определенной доли кинетической энергии набегающих волн на осуществление флотации и, во-вторых, к неполному погружению в воду расширяющихся патрубков. В результате снижается надежность и эффективность работы установки.

Периодическая смена направления движения воздуха в трубопроводе - в случае приливной волны воздух движется слева направо, в случае отливной волны - справа налево, вызывает соответствующие перемены направления вращения турбины и ротора генератора, между которыми будут отмечаться моментные (между двумя противоположно направленными вращениями) их остановки. Это также снижает надежность и эффективность функционирования известного устройства.

Цель изобретения - повышение КПД и надежности работы установки.

Это достигается тем, что в волновой энергетической установке, содержащей связанный с дном водоема корпус с установленным внутри турбогенератором, подключенным при помощи воздуховода по меньшей мере к двум волноприемным раструбам, герметично перекрытым на концах гибкими мембранами, раструбы снабжены всасывающими и нагнетательными клапанами, мембраны прикреплены при помощи шайб к раструбам, а внутренние полости последних частично заполнены водой, при этом связь корпуса с дном выполнена посредством жестких опор, а сам корпус закреплен с возможностью изменения углового положения с помощью подъемного механизма.

Такое выполнение волновой энергетической установки позволяет благодаря использованию жестких опор избежать нежелательной флотации всей установки в целом. Применение подъемного механизма позволяет регулировать угол ориентирования установки в вертикальной плоскости; с помощью системы нагнетательных и всасывающих клапанов можно контролировать процесс нагнетания воздуха вне зависимости от характера (приливного или отливного) действующих волн; применение жидкого балласта улучшает функционирование гибких мембран.

На чертеже изображена волновая энергетическая установка, продольный разрез.

Она содержит волноприемные раструбы 1, снабженные всасывающими 2 и нагнетательными 3 клапанами, гибкие мембраны 4, прикрепленные при помощи шайб 5 к раструбам 1, внутренние полости 6 последних частично заполнены водой 7, при этом связь корпуса-коллектора 8 с дном водоема 9 выполнена посредством жестких опор 10, а сам корпус 8 закреплен с возможностью изменения углового (α) положения с помощью подъемного механизма 11. Волноприемные раструбы 1 сообщены с корпусом-коллектором 8 при помощи воздушных патрубков 12, внутри которого размещена турбина 13, а выше ее выполнены сбросные отверстия 14. Турбина 13 задействована преобразователем числа оборота 15 с генератором 16.

Волновая энергетическая установка работает следующим образом.

Волны при набегании воздействуют на гибкие мембраны 4, которые, прогибаясь вверх при закрытых всасывающих клапанах 2 и уменьшая тем самым объем внутренней полости 6 волноприемного раструба 1, сжимают воздух в полостях 6 раструбов 1, который, воздействуя на нагнетательные клапаны 3, открывает их. Сжатый воздух по воздушным патрубкам 12 поступает в корпус-коллектор 8 и приводит во вращение турбину 13, кинематически задействованную посредством преобразователя числа оборотов 15 с электрогенератором 16.

Благодаря расположению волноприемных раструбов 1 последовательно по расчетной дистанции и по направлению движения волн в одной из внутренних полостей 6 происходит сжатие воздуха, а в предыдущей или последующей полостях 6 их рабочий объем заполняется воздухом через всасывающие клапаны 2. В случае изменения отдельных характеристик волн по мере необходимости предусмотрено регулирование угла α при помощи подъемного механизма 11 относительно жестких опор 10, закрепленных на дне водоема 9. Вода 7, заполняющая некоторую часть объема полостей 6, постоянно находящаяся в них и являющаяся жидким балластом, способствует возврату гибких мембран 4 в нижнее положение, обеспечивая надежную работу установки.

Экономическая эффективность волновой энергетической установки обусловлена повышением эксплуатационной надежности за счет повышения степени герметичности внутренних полостей волноприемных раструбов, т.е. повышения степени сжатия воздуха, и за счет использования гидробалласта в полостях раструбов, способствующего возвращению гибких мембран в исходное положение; повышением КПД за счет использования жестких опор, ликвидирующих флотацию установки и способствующих повышению доли энергии, затрачиваемой на формоизменение гибких мембран, и за счет применения в комплексе двух и более раструбов для обеспечения подачи сжатого воздуха на турбину.

Кроме того, в случае значительного изменения направления волн в данной акватории повышение КПД установки достигается подключением к корпусу-коллектору нескольких рабочих линий, разнесенных в плане на определенные угловые расстояния. Тогда при очередной смене направления движения волн вступает в действие соответствующая рабочая линия установки, которая на данный момент времени фронтально ориентирована этому направлению волн; такой поочередной (эстафетный) режим работы обеспечивает непрерывность функционирования волновой энергетической установки.

Сущность изобретения: внутри корпуса, связанного с дном водоема, установлен турбогенератор, подключенный воздуховодом по меньшей мере к двум волноприемным раструбам. Раструбы герметично перекрыты на концах гибкими мембранами и снабжены всасывающими и нагнетательными клапанами. Мембраны прикреплены шайбами. Внутренние полости раструбов частично заполнены водой. Связь корпуса с дном выполнена в виде жестких опор. Корпус закреплен с возможностью изменения углового положения с помощью подъемного механизма. 1 ил.

ВОЛНОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА, содержащая связанный с дном водоема корпус с установленным в нем турбогенератором, подключенным при помощи воздуховода, к по меньшей мере двум волноприемным раструбам, герметично перекрытым на концах гибкими мембранами, отличающаяся тем, что, с целью повышения КПД и надежности в работе установки, раструбы снабжены всасывающими и нагнетательными клапанами, мембраны прикреплены при помощи шайб к раструбам, а внутренние полости последних частично заполнены водой, при этом связь корпуса с дном выполнена посредством жестких опор и сам корпус закреплен с возможностью изменения углового положения с помощью подъемного механизма.