ВОЛНОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1995 года по МПК F03B13/18 

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

Известна волновая энергетическая установка, содержащая два боковых понтона с тягами, соединенную с ними средней частью вертикальную трубу и установленный внутри трубы электрогенератор с механизмом преобразования, которая для повышения мощности и КПД снабжена двумя дополнительными понтонами, связанными с боковыми понтонами при помощи тяг, а труба соединена с тягами боковых понтонов шарнирно.

Недостатки известного устройства: наличие нескольких степеней свободы у известной установки, что, во-первых, способствует угловому по отношению к вертикали отклонению вертикальной трубы и в связи с этим неполному заполнению внутренней полости ее водой, что, в свою очередь, снижает мощность и КПД установки; во-вторых, под воздействием прибойного или штормового характера волн, постоянный и неконтролируемый дрейф известной установки, не исключая при этом возможную швартовку ее к берегу; отсутствие в верхней части вертикальной трубы воздушного отверстия, что препятствует возможно полному заполнению водой внутренней полости установки и приводит к определенной потере мощности и снижению КПД.

Более близкой по технической сущности к предлагаемой является приемная камера волновой установки, содержащая волноприемный раструб, частично погруженный под уровень воды, установленный на сваях с возможностью вертикального перемещения и имеющий патрубок отвода воздуха, в которой для повышения коэффициента использования энергии волн раструб снабжен расположенным в заднем торце отверстием для выпуска волн и вертикальными частично погруженными пластинами, размещенными на входе раструба с равномерным шагом вдоль его продольной оси, причем участок раструба со стороны заднего торца погружен под уровень воды, а патрубок отвода воздуха размещен перед упомянутым участком.

Недостатками известного устройства являются: возможность перемещения под воздействием волн в вертикальной плоскости на сваях волноприемного раструба с затратой части энергии волн на таковое движение, что снижает коэффициент использования волновой энергии; возможные перекосы волноприемного раструба на сваях в связи с неравномерностью процесса наката и отката волн, в результате уменьшается надежность функционирования известного устройства и нарушается процесс нагнетания и подачи воздушной среды через патрубок к потребителю; нагнетание через патрубок не воздушной среды, а водовоздушной смеси, так как реальная форма волны резко отличается от правильного синусоидального профиля, а также абрис профиля волны внутри раструба.

Известны и другие энергетические установки, работающие посредством преобразования энергии волн в энергию сжатого воздуха, но использующих волновую энергию неэффективно.

Цель изобретения более рациональное использование энергии волн и повышение эффективности установки.

Поставленная цель достигается тем, что в волновой энергетической установке, содержащей волноприемную зону и частично погруженную в воду ее нижнюю часть, установленную на опорах, рабочий орган ее выполнен в виде двух противоположно установленных поворотных полотнищ, задний конец верхнего полотнища снабжен грузом, а задний конец нижнего полотнища имеет поплавки, причем фронтальные концы рабочих полотнищ выполнены в виде радиусных направляющих элементов, образующих между собой приемную зону.

Такое выполнение волновой энергетической установки позволяет по сравнению с прототипом обеспечить непосредственное воздействие волн на рабочий орган полотнища как единого звена, преобразующего волновую энергию и создающего крутящий момент на валах отбора мощности.

На фиг.1 представлена волновая энергетическая установка, план; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1, момент прохождения гребня волны между фронтальными концами рабочих полотнищ; на фиг.3 то же, момент прохождения гребня волны между задними концами рабочих полотнищ.

Волновая энергетическая установка содержит груз 1, закрепленный на заднем плане верхнего рабочего полотнища 2, и поплавки 3, закрепленные на заднем конце нижнего рабочего полотнища 4; полотнища 2 и 4 задействованы посредством кронштейнов 5 и 6 с валами 7 и 8 отбора мощности, установленными с возможностью поворота на опорах 9. Передние концы полотнищ 2 и 4 снабжены радиусными направляющими элементами 10 и 11, сориентированными в противоположных направлениях относительно друг друга. Рабочие полотнища 2 и 4 при помощи груза 1 и поплавков 3 отбалансированы таким образом, что направляющие элементы 10 и 11 находятся в исходном положении на возможном максимальном удалении друг от друга, образуя тем самым зону 12 приема волн.

Волновая энергетическая установка работает следующим образом.

Основная масса воды накатывающейся волны направляется элементами 10 и 11 и устремляется в зону 12 между полотнищами 2 и 4 (фиг.2), проходит центральную часть установки, гребень волны воздействует на верхнее полотнище 2, поднимая вверх его задний конец с грузом 1, а вес массы воды перемещает задний конец полотнища 4 с поплавками 3 вниз (фиг.3), обеспечивая дальнейшее беспрепятственное продвижение волны. При откате волны, непосредственно после прохождения тока откатывающейся воды, поплавки 3 всплывают вверх, увлекая за собой задний конец рабочего полотнища 4, а груз 1 перемещается вниз, притапливая задний конец рабочего полотнища 2, тем самым приводя в исходное положение полотнища 2 и 4 (фиг.2) и обеспечивая последующий захват очередной накатывающей волны. Рабочие полотнища 2 и 4 посредством груза 1 и поплавков 3 отбалансированы таким образом, что в исходном положении задние концы полотнищ 2 и 4 максимальным образом сближены друг с другом (поплавки 3 во взвешенном состоянии, груз 1 в опущенном состоянии), а фронтальные концы полотнищ 2 и 4 максимально удалены друг от друга с образованием между направляющими элементами 10 и 11 волноприемной зоны 12.

Волновая энергетическая установка работает по принципу рыбьего зева, беспрепятственно пропускающего воду через расширяющиеся концы рабочих полотнищ, создающих в процессе своего движения крутящий момент на валах отбора мощности.

Экономическая эффективность волновой энергетической установки обусловлена при возможном полном упрощении конструкции ее созданием условий для практически свободного входа и выхода волн с одновременным преобразованием динамического напора их во вращательное движение валов отбора мощности.

Сущность изобретения: частично погруженная под уровень воды приемная камера установлена на опорах с возможностью перемещения на шарнирах. Верхняя и нижняя стенки камеры установлены с возможностью поворота в вертикальной плоскости, снабжены валами отбора мощности, связанными с потребителем. Задние концы стенок снабжены грузом и поплавком соответственно. Оба фронтальных конца верхней и нижней стенок выполнены с радиусными направляющими элементами, образующими между собой при работе конфузорную зону. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. ВОЛНОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА, содержащая потребитель и частично погруженную под уровень воды приемную камеру, установленную на опорах с возможностью перемещения на шарнирах, отличающаяся тем, что верхняя и нижняя стенки камеры установлены с возможностью поворота в вертикальной плоскости, снабжены валами отбора мощности, связанными с потребителем, а задние концы стенок снабжены грузом и поплавком соответственно. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что оба фронтальных конца верхней и нижней стенок выполнены с радиусными направляющими элементами, образующими между собой при работе конфузорную зону.