ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭНЕРГИИ ВОЛН Российский патент 2000 года по МПК F03B13/22 

Предлагаемое изобретение относится к устройствам, использующим энергию волн.

Установка может быть использована для энергообеспечения морского транспорта, снабжения энергией с помощью плавающих установок береговой зоны, в навигационных буях и т.п.

Известна волновая энергетическая установка, смонтированная на плавучем средстве круглой формы (в плане), с конусной надстройкой, внутри которой подвешен маховик, выполненный в виде маятника, верхний конец которого шарнирно закреплен в верхней части конуса.

Маховик кинематически связан с шатунами, поршнями, цилиндрами, используя энергию волн, он может передавать эту энергию рабочей жидкости в последовательности: гидроаккумулятор, гидромотор, генератор, аккумулятор (патент США 4317047 A, МПК 7 F 03 B 13/10, 1982).

Известная энергетическая установка в силу конструктивных особенностей имеет ограниченную область применения, например, в качестве блока питания аппаратуры, освещения и т.п. на буе.

Такую установку трудно было бы разместить на обычном судне из-за больших габаритов конуса, а эффективность работы была бы ничтожно мала из-за малого веса маятника. Ход маятника не контролируется - нет тормозного устройств, что чревато отрицательными последствиями в аварийных ситуациях.

Предлагаемая установка отличается от известной тем, что выполнена в виде цилиндрического каркаса и направляющих, закрепленных в горизонтальном положении на плавучем средстве, сдвоенного шасси на колесах, установленного на направляющих, комплекта гидроцилиндров, радиально закрепленных одним концом к каркасу, а другим - кольцевому упору верхней рамы шасси.

Конструктивной особенностью установки является то, что ее мощность прямо зависит от веса ее подвижной части - шасси, на котором смонтировано оборудование и аккумуляторная батарея, которая является хранилищем энергии и одновременно балластом, активно участвующим в выработке этой энергии.

Задача изобретения состоит в создании более универсальной, компактной, безопасной, имеющей достаточную мощность энергетической установки для обеспечения хода и жизнеобеспечения судна.

Отметим некоторые технические результаты, которые были бы возможны при использовании установки.

1. Использование установки предоставляет возможность использования энергии Мирового Океана, которая вечна и практически не ограничена.

2. Преимущества использования волновой энергоустановки в экологическом плане в сравнении с ныне действующими энергоустановками, использующими в качестве энергоносителя нефтепродукты или ядерное топливо, очевидны.

3. Использование плавучих энергетических установок в береговых зонах, кроме получения энергии, может снизить разрушительное воздействие волн на берег и различные береговые сооружения: порты, пляжи.

4. Положительным моментом установки является возможность заготавливать впрок энергию волнения, что позволяет судну иметь ход и при спокойной воде, не исключена зарядка батареи от внешнего источника в порту и передача излишков энергии на берег либо другому судну, в зависимости от конкретных обстоятельств.

На фиг. 1 изображен вид сверху на волновую энергетическую установку, на фиг. 2 - вид на нее сбоку, а на фиг. 3 изображен рабочий момент и контур плавающего средства.

Преобразователь энергии волн имеет цилиндрический каркас 1 и направляющие 2, неподвижно закрепленные горизонтально на корпусе плавучего средства 3. На направляющих 2 расположено сдвоенное шасси на колесах 4, выполненное в виде двух рам: нижней 5, установленной на направляющих 2, и верхней рамы 6, установленной на направляющих 7 нижней рамы 5 под углом 90 градусов к направляющим 2.

Установка имеет комплект гидроцилиндров 8 (a, b, c, d), закрепленных радиально через шарниры 9 одним концом к каркасу, другим - к внутреннему кольцевому упору 10, составляющему единое целое с рамой 6.

Шасси оборудовано электромагнитным тормозом 11, закрепленным на верхней раме 6, якорь которого через башмак 12 взаимодействует с корпусом 3.

Назначение тормоза - экстренная остановка шасси, ремонтно-профилактические работы.

Работает установка следующим образом.

На спокойной воде горизонтальная поверхность корпуса плавучего средства соответствует линиям горизонта.

Силы, удерживающие сдвоенное шасси на направляющих 2 и 7, уравновешены. Движения шасси нет.

При волнении горизонтальная поверхность корпуса 3 начинает менять свое положение к линиям горизонта.

Образуется наклонная плоскость, и сдвоенное шасси под действием силы тяжести стремится переместиться в нижнее положение, выполняя при этом определенную работу.

Поскольку сдвоенное шасси имеет две рамы: нижнюю 5 и верхнюю 6, перемещающиеся на направляющих 2 и 7 по пересекающимся направлениям, то нижняя рама 5 может делать возвратно-поступательные движения, назад-вперед, верхняя вправо-влево, следовательно, нижняя рама 5 реагирует на килевую качку (стрелки Б-Б), а верхняя рама 6 (стрелки А-А) - на бортовую.

Движение рам 5 и 6 ограничено каркасом 1.

Рассмотрим случай наката волны справа под углом 45 градусов. В первой фазе нос плавучего средства поднимается вверх с креном на левый борт, рама 5 переместится назад, а рама 6 - влево, то есть в рассматриваемом случае работают две рамы 5 и 6 одновременно. Кольцевой упор 10 перемещается влево - вниз.

В результате этого движения рабочая жидкость из гидроцилиндров (a, b) поступает в гидромотор 13, заставляя его вращаться, который в свою очередь приводит в движение электрогенератор 14.

Гидроцилиндры (c, d) заполняются рабочей жидкостью. При проходе гребня волны плавучим средством угол наклона меняется на противоположный. Цикл повторяется, но с обратным знаком.

Аккумуляторная батарея 15 накапливает электроэнергию со стабильными электрическими характеристиками и питает электромагнитный тормоз 11.1

Изобретение предназначено для использования энергии волн и для обеспечения морского транспорта энергией в береговой зоне и открытой акватории, например для снабжения энергией автономных установок добычи нефти, газа и т. п. Преобразователь выполнен в виде цилиндрического каркаса с направляющими, закрепленными на плавучем средстве, и снабжен комплектом гидроцилиндров. Внутри каркаса на направляющих установлено сдвоенное шасси, выполненное в виде двух рам на колесах: нижней, установленной на направляющих, закрепленных на плавучем средстве, и верхней рамы, установленной на направляющих нижней рамы под углом 90^o к направляющим, закрепленным на корпусе. Комплект гидроцилиндров закреплен радиально через шарниры одним концом к каркасу, а другим - к внутреннему кольцевому упору, составляющему одно целое с верхней рамой. Конструкция устройства позволяет создать универсальную и компактную энергетическую установку. 3 ил.

Преобразователь энергии волн для выработки электроэнергии, содержащий плавучее средство с каркасом, с подвижной частью, комплектом гидроцилиндров, закрепленных радиально через шарниры одним концом с каркасом, а другим - с подвижной частью, гидромотор, электрогенератор и аккумуляторную батарею, отличающийся тем, что каркас выполнен цилиндрическим с направляющими, закрепленными на плавучем средстве, а подвижная часть - в виде сдвоенного шасси, состоящего из двух рам на колесах: нижней, установленной на направляющих, закрепленных на плавучем средстве, и верхней, установленной на направляющих нижней рамы под углом 90^o к направляющим, закрепленным на плавучем средстве, а соединение подвижной части с комплектом гидроцилиндров выполнено посредством внутреннего кольцевого упора, составляющего единое целое с верхней рамой.