ВОЛНОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2007 года по МПК F03B13/12 F03B13/20 

Изобретение относится к области гидроэнергетики и может быть использовано в волновых электростанциях.

Известна волновая установка по авторскому свидетельству СССР №1642056, кл. F03B 13/12, 1991 г., содержащая понтон и связанное с ним при помощи гибкой связи якорное устройство, выполненное в виде каркаса с тормозными элементами. Якорное устройство снабжено сеткой, жестко прикрепленной к каркасу, а тормозные элементы выполнены в виде прямоугольных пластин из мягкого материала, при этом последние расположены на сетке вплотную одна к другой по их длинным сторонам и каждая пластина прикреплена к сетке вдоль своей средней линии.

Недостатком данной установки является ее малая эффективность за счет того, что якорное устройство ложится на дно, а наличие подвижных элементов удорожает конструкция и снижает долговечность, необходимость размещения такой установки на больших глубинах.

Известна волновая установка по авторскому свидетельству СССР №1460394, кл. F03B 13/12, 1989 г., принятая заявителем за прототип. Она содержит заякоренный понтон удлиненной формы и размещенные на нем электрогенератор и привод, включающий силовой горизонтальный вал с храповиком, редуктором, маховиком и шкивом, и охватывающий последний гибкую связь, на концах которой закреплены грузы различной массы. Установка снабжена парусом, выполненным в виде жалюзи с поворотными пластинами, снабженными механизмом поворота, и вторым электрогенератором с приводом. Причем шкивы приводов расположены по бортам понтона, а гибкая связь дополнительно охватывает и шкив привода второго генератора. Кроме того, установка снабжена торцевыми стабилизаторами.

Однако работа такой установки малоэффективна и требует размещения на больших глубинах.

Технической задачей изобретения является создание установки, имеющей возможность работать на любых глубинах и в любых условиях, с максимальной возможностью использовать вертикальную составляющую мощности волны, дающей значительный положительный эффект при несложном конструктивном исполнении, использующем многофункциональное назначение узлов установки без дополнительных или специальных устройств.

Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом техническом решении другой груз выполнен в виде плавающего якоря, а якорная цепь снабжена растяжкой, причем плавающий якорь и противовесы выполнены с возможностью регулировки их массы.

Кроме того, плавающий якорь выполнен в виде полой платформы, в которой выполнены ряд камер, причем каждая камера выполнена герметичной и предназначена для размещения в ней и/или грунта, и/или воздуха, и/или воды.

Кроме того, противовес выполнен в виде поплавка.

Кроме того, противовес выполнен в виде полого поплавка, в нижней части которого выполнена герметичная камера, которая предназначена для грунта, а в верхней части - герметичная воздушная камера.

Кроме того, растяжка установлена на якорной цепи и на понтоне, причем она выполнена гибкой и установлена с возможностью изменения своей длины.

На фиг.1 изображена схема установки;

на фиг.2 - схема установки вид А на фиг.1;

на фиг.3 - плавающий якорь;

на фиг.4 - противовес.

Волновая энергетическая установка состоит из понтона 1, закрепленного ко дну водоема якорем 2 на якорной цепи 3. На одном краю понтона 1 установлен приводной рабочий блок 4, а на другом - поддерживающий блок 5. Через блоки 4 и 5 перекинута гибкая связь 6 с грузами на каждом конце. На одном конце гибкой связи 6 закреплен груз в виде плавающего якоря 7, а на другом - противовес 8, который установлен с возможностью зависания над дном. Причем плавающий якорь и противовес 8 выполнены с возможностью регулирования их массы.

Приводной рабочий блок 4 установлен на одном валу с рабочим колесом 9, между ними установлена муфта сцепления 10. На противоположном краю понтона 1 установлено натяжное колесо 11, которое соединено с рабочим колесом 9 бесконечной гибкой связью 12 и удерживает ее в требуемом натянутом положении. На понтоне 1 установлены приводные колеса 13 генераторов 14 с возможностью зацепления с бесконечной гибкой связью 12. Якорная цепь 3 снабжена растяжкой 15, которая закреплена на якорной цепи 3 и на понтоне 1 в двух точках со стороны приводного рабочего блока 4 и поддерживающего блока 5 в районе днища. Растяжка 15 выполнена гибкой и установлена с возможностью изменения своей длины. Причем точки крепления якорной цепи 3 и растяжки 15 к понтону находятся в одной плоскости с центром тяжести понтона 1 для того, чтобы не возникали опрокидывающие силы и понтон 1 не раскачивало из стороны в сторону.

Плавающий якорь 7 выполнен в виде полой платформы 16, в которой выполнен ряд камер 17, причем каждая камера 17 выполнена герметичной и предназначена для размещения в ней в качестве балласта, например, и/или грунта, и/или воздуха, и/или воды.

Для уменьшения сопротивления движению в вертикальной плоскости противовес 8 выполнен в форме полого поплавка, в нижней части которого выполнена герметичная камера 18, которая предназначена для размещения в ней грунта, а в верхней части - герметичная воздушная камера 19.

Волновая энергетическая установка работает следующим образом. После установки понтона 1 на место и погружения на нужные глубины плавающего якоря 7 и противовеса 8 понтон 1 ориентируют к фронту волны и вертикальная составляющая его движения принимает максимальную амплитуду. В данной установке усилие на приводной вал передается от плавающего якоря 7. Движения плавающего якоря 7 по вертикали тормозятся, так как для всплытия плавающий якорь 7 «поднимает» водяной столб над собой, а для погружения - «выдавливает» воду под собой. При подъеме установки на волне плавающий якорь 7 тормозится и через гибкую связь 6 заставляет вращаться приводной рабочий блок 4. При опускании установки на волне движение начинает противовес 8, заставляя вращаться приводной рабочий блок 4 в обратном направлении. Благодаря муфте сцепления 10 происходит вращение рабочего колеса 9 в одном направлении при поднятии волной понтона 1 вверх. При опускании понтона 1 муфта сцепления 10 расцепляется, при этом направление вращения приводного рабочего блока 4 меняется, а рабочее колесо 9 продолжает движение по инерции и получает порцию энергии для движения при следующем подъеме понтона 1. Рабочее колесо 9 и натяжное колесо 11 играют роль маховиков, энергия вращения которых передается на приводные колеса 13 генераторов 14 посредством бесконечной гибкой связи 12. При этом в кинематической схеме привода генераторов 14 отсутствуют редукторы и специальные маховики.

При пуске установки генераторы 14 подключаются к нагрузке поочередно. В зависимости от высоты волны определяют количество подключенных генераторов 14.

Угловая скорость роторов генераторов 14 зависит от диаметров рабочего колеса 9 и приводных колес 13 генераторов 14, а также от диаметра приводного рабочего блока 4, подобрав которые можно отказаться от редукторов, добившись требуемого результата за счет применения кинематической схемы предлагаемой установки. В любом случае, по данной схеме линейная скорость выборки гибкой связи 6 в два раза выше скорости подъема понтона 1.

Использование предлагаемого технического решения позволило создать не сложную, но высокоэффективную энергетическую установку, работающую независимо от глубины водоема и направления волны. Кроме того, предлагаемое решение позволяет максимально использовать вертикальную составляющую волны независимо от изменения уровня воды, упростить обслуживание установки.

Установка предназначена для преобразования энергии волн в электрическую энергию. Устройство содержит понтон, якорную цепь и якорь, электрогенератор и привод, включающий рабочий и поддерживающий блоки, через которые перекинута гибкая связь с грузами на каждом конце. Один из грузов установлен с возможностью зависания над дном и выполнен в виде плавающего якоря, а другой в виде противовеса. Якорная цепь снабжена растяжкой, причем плавающий якорь и противовес выполнены с возможностью регулирования их массы. Плавающий якорь может быть выполнен в виде полой платформы, в которой выполнены ряд камер, причем каждая камера выполнена герметичной и предназначена для размещения в ней и/или грунта, и/или воздуха, и/или воды. Противовес выполнен в виде полого поплавка, в нижней части которого выполнена герметичная камера, которая предназначена для грунта, а в верхней части - герметичная воздушная камера. Растяжка установлена одним концом на якорной цепи, а другим на понтоне, причем она выполнена гибкой и установлена с возможностью изменения своей длины. Конструкция установки позволяет обеспечить возможность работы на любых глубинах. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Волновая энергетическая установка, содержащая понтон, якорную цепь и якорь, электрогенератор и привод, включающий рабочий и поддерживающий блоки, через которые перекинута гибкая связь с грузами на каждом конце, причем один из грузов выполнен в виде противовеса и установлен с возможностью зависания над дном, отличающаяся тем, что другой груз выполнен в виде плавающего якоря, а якорная цепь снабжена растяжкой, причем плавающий якорь и противовес выполнены с возможностью регулирования их массы.2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что плавающий якорь выполнен в виде полой платформы, в которой выполнены ряд камер, причем каждая камера выполнена герметичной и предназначена для размещения в ней и/или грунта, и/или воздуха, и/или воды.3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что противовес выполнен в виде поплавка.4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что противовес выполнен в виде полого поплавка, в нижней части которого выполнена герметичная камера, которая предназначена для грунта, а в верхней части - герметичная воздушная камера.5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что растяжка установлена на якорной цепи и на понтоне, причем она выполнена гибкой и установлена с возможностью изменения своей длины.