ВОЛНОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2006 года по МПК F03B13/12 F03B13/16 

Изобретение относится к области гидроэнергетики и может быть использовано для преобразования энергии волн в электрическую.

Известна волновая энергетическая установка (А.С. СССР №1474319, кл. F 03 В 13/12, 1989 г.), содержащая вал, кинематически связанный с электрогенератором, и поплавок, снабженный храповым механизмом, и надетый на вал с возможностью вращения и возвратно-поступательного движения относительно вала, участок которого в зоне перемещения поплавка выполнен в виде пластинчатого винта.

Недостаток этого решения - недостаточная мощность на валу генератора.

Наиболее близкой по технической сущности является выбранная за прототип (патент России №2022158, класс МКИ F 03 В 13/12, 13/16, опубликован 30.10.1994 г.) волновая энергетическая установка, содержащая опорную раму с вертикальными направляющими, установленный с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения поплавок с размещенными внутри храповыми механизмами, имеющими соосные центральные отверстия, пропущенный через них вертикальный вал, неподвижно закрепленный в опорной раме, с пластинчатым винтовым участком, верхняя и нижняя части которого имеют противоположную закрутку, контактирующими с храповыми механизмами, размещенными в цилиндрическом корпусе, имеющем сквозные центральные отверстия, и электрогенератор, ротор генератора размещен на поплавке, а якорная обмотка размещена соосно ротору на подвижной раме.

Недостаточная эффективность работы установки связана с тем, что работа инерциального элемента не обеспечивает существенного увеличения мощности на валу генератора. Импульсы вращательного движения инерциальный элемент (поплавок) получает от волн, воздействующих на его поверхность, при этом угловая скорость вращения инерциального элемента «гасится» водой, воздействующей на поверхность поплавка.

Изобретение решает задачу повышения КПД и мощности установки за счет обеспечения возможности повышения мощности генератора.

Для решения этой задачи в волновой энергетической установке, содержащей опору, неподвижно закрепленный в опоре вал, кинематически связанный с электрогенератором, поплавок установлен с возможностью перемещения вдоль вертикальных направляющих и снабжен размещенным внутри с возможностью вращения и совместного с ним перемещения инерциальным элементом, контактирующим посредством роликов с внутренней поверхностью корпуса поплавка, при этом цилиндрический корпус скреплен с инерциальным элементом, электрогенератор размещен на опорной раме, а его кинематическая связь выполнена в виде раздвижного соединения инерциального элемента с барабаном, установленным с возможностью совместного с ним вращения, и зубчатой передачи.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемая конструкция волновой энергетической установки отличается тем, что инерциальный элемент, снабженный храповыми механизмами, установлен с возможностью вращения внутри корпуса поплавка, совершающего возвратно-поступательные перемещения относительно вала, и получает от последнего импульсы вращательного движения, электрогенератор размещен на опорной раме.

Волновая энергетическая установка поясняется чертежом (в процессе движения поплавка вверх).

Волновая энергетическая установка содержит опорную раму 1, поплавок 2, внутри которого установлен инерциальный элемент 3, вал 4, на который с возможностью вращения и совместного с поплавком 2 возвратно-поступательного движения надет инерциальный элемент 3, контактирующий посредством роликов 21 с внутренней поверхностью корпуса поплавка 2. Вал 4 в зоне перемещения инерциального элемента имеет пластинчатый винтовой участок, верхняя часть 5 которого имеет закрутку в сторону, противоположную закрутке нижней части 6. Храповые механизмы 7 размещены в цилиндрическом корпусе 8, снабженном сквозными центральными отверстиями 20, скрепленном с инерциальным элементом 3. Цилиндрический корпус 8 имеет соосное раздвижное соединение с барабаном 17, продольные выступы 19, входящие в продольные пазы 18 барабана, обеспечивают сцепление при вращении инерциального элемента 3. Барабан 17 лежит в подшипниках 12, 13.

Кроме того, на чертеже показаны направляющие 9 опорной рамы 1, пропущенные в отверстия 10 поплавка 2, поверхность моря 11, храповые муфты 22, центральное отверстие 24 поплавка 2, центральное отверстие 23 барабана 17, генератор 14, зубчатое колесо 15, насаженное на вал генератора, зубчатое колесо 16, закрепленное на барабане 17, ролики 21.

Волновая энергетическая установка работает следующим образом. Во время волнения поплавок 2 совершает возвратно-поступательное перемещение относительно пластинчатого винтового участка вала 4. При этом, когда поплавок совместно с инерциальным элементом 3 идет вверх, «работает» верхняя муфта 22 и передают вращение инерциальному элементу, лежащему в роликах 21, раскручивая его (нижняя муфта 22 при этом не работает и свободно вращается на валу 4). Когда поплавок 2 идет вниз, инерциальный элемент 3 продолжает вращаться в ту же сторону, как и при ходе вверх, верхняя муфта расцепляется, при этом нижняя муфта 22 «включается» в работу. Тем самым при ходе поплавка 2 вниз продолжается закрутка инерциального элемента 3 в ту же сторону, как и при ходе вверх. Таким образом инерциальный элемент 3 «работает» как ротор, все время подкручиваемый в одну сторону. Продольные выступы 19 на цилиндрическом корпусе 8 инерциального элемента 3 входят в продольные пазы 18 барабана 17 и обеспечивают раздвижную связь инерциального элемента 3 с барабаном 17, тем самым передают барабану момент вращения. Генератор 14 приводится во вращение от барабана 17 зубчатыми колесами 15, 16.

Получаемый электрический ток при помощи кабеля подается потребителю (на чертеже не показано).

Предложенная волновая энергетическая установка позволяет повысить мощность генератора, поскольку инерциальный элемент, размещенный внутри корпуса поплавка, изолирован от воды и испытывает меньше сопротивление при своем вращении. Увеличение размеров диаметра поплавка и инерциального элемента не влечет за собой снижения угловой скорости вращения.

Установка предназначена для преобразования энергии волн в электроэнергию. Установка содержит опорную раму с вертикальными направляющими, установленный с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения поплавок с размещенными внутри храповыми механизмами, имеющими соосные центральные отверстия, пропущенный через них вертикальный вал, неподвижно закрепленный в опорной раме, с пластинчатым винтовым участком, верхняя и нижняя части которого имеют противоположную закрутку, контактирующими с храповыми механизмами, размещенными в цилиндрическом корпусе, имеющем сквозные центральные отверстия, и электрогенератор. Поплавок установлен с возможностью перемещения вдоль вертикальных направляющих и снабжен размещенным внутри с возможностью вращения и совместного с ним перемещения инерциальным элементом, контактирующим посредством роликов с внутренней поверхностью корпуса поплавка. При этом цилиндрический корпус скреплен с инерциальным элементом, электрогенератор размещен на опорной раме, а его кинематическая связь выполнена в виде раздвижного соединения инерциального элемента с барабаном, установленным с возможностью совместного с ним вращения, и зубчатой передачи. Конструкция установки позволяет увеличить мощность электрогенератора. 1 ил.

Волновая энергетическая установка, содержащая опорную раму с вертикальными направляющими, установленный с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения поплавок с размещенными внутри храповыми механизмами, имеющими соосные центральные отверстия, пропущенный через них вертикальный вал, неподвижно закрепленный в опорной раме, с пластинчатым винтовым участком, верхняя и нижняя части которого имеют противоположную закрутку, контактируют с храповыми механизмами, размещенными в цилиндрическом корпусе, имеющем сквозные центральные отверстия, и электрогенератор, отличающаяся тем, что поплавок установлен с возможностью перемещения вдоль вертикальных направляющих и снабжен размещенным внутри с возможностью вращения и совместного с ним перемещения инерциальным элементом, контактирующим посредством роликов с внутренней поверхностью корпуса поплавка, при этом цилиндрический корпус скреплен с инерциальным элементом, электрогенератор размещен на опорной раме, а его кинематическая связь выполнена в виде раздвижного соединения инерциального элемента с барабаном, установленным с возможностью совместного с ним вращения, и зубчатой передачи.