ВОЛНОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2000 года по МПК F03B13/16 

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

Известны установки для преобразования энергии волн, механизм преобразования движений которых расположен над водной поверхностью, но недостаточно использующих кинетическую энергию горизонтального движения волны.

Наиболее близкой к предлагаемой конструкции является установка, содержащая каркас с площадкой, блок шестерен и колес, вал отбора мощности, соединяющийся с электрогенератором, поплавок на конце штанги. Недостаток - поплавок имеет форму и угол наклона, препятствующие использованию горизонтального движения волны [1].

Цель изобретения - уменьшение колебаний скорости вращения электрогенератора, использование кинетической энергии горизонтального движения волны, повышение мощности и КПД установки.

Указанная цель достигается тем, что поплавки - средний, укрепленный на концах штанг, и боковые, соединенные жестко на штангах с увеличенной длиной, имеют форму трехгранной призмы с выступающими гранями. Концы всех штанг размещены на общей оси и независимы в своих относительных движениях, а достаточное пространство между боковыми поплавками обеспечивает свободный проход волны на средний поплавок.

Фиг. 1 - разрез А-А (см. фиг. 2); фиг. 2 - вид сверху на установку; фиг. 3 - ступенчатый разрез Б-Б (см. фиг. 2).

Установка содержит каркас с площадкой 1, угловыми и внутренними стойками 2, опирающимися на грунт. Ось 3 с установленными на ней коническими шестернями 4, 5, 6, 7 и жестко соединенными с ними колесами 8 храповых механизмов, проходит через концы стоек 2. Шестерни 4 и 5, 6 и 7 попарно входят в зацепление с коническими шестернями 9 и 10, соединенными жестко с валами 11 и 12, на которых укреплены цилиндрические колеса 13 и 14, входящие в зацепление с шестерней 15 на валу 16. На этом валу установлен маховик 17, муфтой 18 вал соединен с электрогенератором 19. Средний поплавок 20 укреплен на концах штанг 21, штанги размещены на общей оси. Противоположные концы штанг с отверстиями шарнирно соединены со средними стойками в их нижней части. Рычаг 22, с размещенными на нем упором храпового механизма 23 и фиксатором 24, одним концом установлен на оси 3, вторым концом шарнирно соединен тягой 25 со штангой 21. Шарнирно соединенные рычаг 22, тяга 25, часть штанги 21, часть стойки образуют шарнирный четырехзвенник (параллелограмм). Боковые поплавки 26 размещены на концах удлиненных штанг 27, схема работы поплавка 26 такая же, как поплавка 20.

Конструкция установки работает следующим образом.

Данный объект размещается так, чтобы направление скорости движения волны предпочтительно совпадало с продольной осью установки, что соответствует совпадению продольных осей поплавков и фронта волны. Поплавок 20 и поплавки 26 независимы в своих относительных движениях; они могут находиться одновременно как в верхнем положении (на вершине волны), так и в нижнем (впадине), или же перемещаться в противоположных направлениях. Например, поплавок 20 совершает движение вниз, в этом случае храповой механизм вращает шестерню 5, что приводит во вращение шестерню 9, колесо 13, шестерню 15 на валу 16 и размещенные на нем маховик 17 и электрогенератор 19. Шестерня 6 при этом вращается в режиме "холостого" хода. Если в этот период поплавки 26 движутся вверх, то работает храповой механизм шестерни 4, которая также передает крутящий момент шестерне 9; шестерня 7 работает в режиме "холостого" хода. Вероятность нахождения поплавка 20 и поплавков 26 в одном и том же положении, т.е. в одинаковых фазовых точках волны, очень мала. Поэтому уменьшение колебаний скорости вращения электрогенератора будет осуществляться не только маховиком, но и различным положением по высоте смещенных относительно друг друга поплавков в направлении, перпендикулярном фронту волны. Поплавки в форме трехгранной призмы с выступающими гранями и положением штанги, близким к средней линии волны, позволяют использовать энергию удара волны в плоскость поплавка для его подъема. Поэтому к концам штанг приложена не только подъемная сила поплавка, но и сила удара. При движении волны в обратном направлении (сход с берега) поплавок также будет воспринимать удар волны.

Источники информации
1. Итоги науки и техники. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии, том 1, М.: ВИНИТИ, 1983, с. 70, рис. 12.

Установка предназначена для преобразования энергии волн в электроэнергию. На воде размещены поплавки, над водной поверхностью установлен каркас с площадкой, блоком конических и цилиндрических зубчатых шестерен и колес, валом отбора мощности, на котором установлены маховик и муфта для соединения с электрогенератором. Средний из поплавков закреплен на концах штанг, а боковые поплавки жестко соединены с концами штанг увеличенной длины. Противоположные концы всех штанг выполнены с отверстиями, расположенными на общей оси. Поплавки кинематически связаны с валом отбора мощности и имеют форму трехгранной призмы с выступающими гранями. Конструкция установки позволяет уменьшить колебания скорости вращения электрогенератора, повысить мощность и КПД. 3 ил.

Волновая энергетическая установка, содержащая над водной поверхностью каркас с площадкой и поплавок, соединенный посредством блока конических и цилиндрических зубчатых шестерен и колес с валом отбора мощности, на котором установлены маховик и муфта для соединения с электрогенератором, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительными поплавками, причем средний поплавок закреплен на концах штанг, а боковые жестко соединены с концами штанг увеличенной длины, противоположные концы всех штанг выполнены с отверстиями, расположенными на общей оси, при этом поплавки имеют форму трехгранной призмы с выступающими гранями, независимы в своих относительных движениях, а пространство между боковыми поплавками выполнено с возможностью обеспечения свободного прохода волны на средний поплавок.