ВЕТРОВОЛНОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2011 года по МПК F03D3/04 F03B13/12 

Изобретение относится к ветроволновой энергетике и может быть использовано для получения электрической энергии.

Известен ветродвигатель, турбина которого установлена в вытяжной башне, оснащенной кольцевым воздухозаборником (см. RU 93027450 A, 27.11.1995).

Предлагаемый ветродвигатель предназначен для работы на суше, хотя характеризуется повышенной «чувствительностью» к слабым ветрам.

Известна волновая энергетическая установка, содержащая четыре боковых понтона с тягами к вертикальной трубе с электрогенератором (см. SU 1469202 A1, 30.03.1989).

Недостатком известной установки является то, что механизм преобразования энергии контактирует с водой, что снижает надежность его работы.

Известен плавучий волнолом, содержащий понтоны, соединенные попарно посредством жестких связей, а под днищем понтонов шарнирно прикреплены стабилизирующие пластины (см. SU 379725 A, 01.01.1973).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является волновая энергетическая установка, содержащая понтон, имеющий спереди сильфон и сильфонную камеру с козырьком, прикрепленную к его днищу, вертикальный воздуховод, прикрепленный сверху к понтону, и турбогенератор (см. RU 2362044 C1, 20.07.2009).

В конструкции известного устройства не имеется приспособлений и узлов, преобразующих энергию ветра.

Технический результат заключается в максимальном использовании энергии морских волн и энергии ветра.

Данный технический результат достигается тем, что в ветроволновой энергетической установке, содержащей понтоны с сильфонами и сильфонными камерами, воздуховоды с турбогенераторами, согласно изобретению, передний понтон имеет спереди сильфон, а к днищу его прикреплена сильфонная камера с козырьком, сверху прикреплен через поворотный подшипник вертикальный цилиндрический воздуховод, внутри которого расположен турбогенератор, а справа к нему прикреплен воздухозаборный раструб с цепочкой и откидным обратным клапаном, а слева к воздуховоду прикреплено оперение, выполненное из замкнутого металлического каркаса, на котором прикреплена пьезоэлектрическая пленка и сверху колено с выходным отверстием в сторону оперения, вертикальный воздуховод через поворотный подшипник прикреплен сверху ко второму понтону, соединенному с первым сильфоном, имеет внутри турбогенератор, слева оперения, а сверху угловой раструб, внизу к воздуховоду под оперением прикреплен патрубок, закрытый откидным обратным клапаном, а снизу к днищу понтона прикреплена сильфонная камера с козырьком, причем на выходных отверстиях понтонов в воздуховоды установлены откидные клапаны, один из них на заднем понтоне прижат к своему седлу плоской пружиной.

На чертеже изображена ветроволновая энергетическая установка, в разрезе ее надводной части направление ветра и морской волны - совпадают.

Установка содержит понтоны 1 и 2, соединенные между собой сильфоном 3. Передний понтон 1 имеет спереди сильфон 4, а к днищу его прикреплена сильфонная камера 5. Сверху понтона 1 прикреплен через поворотный подшипник 6 вертикальный цилиндрический воздуховод 7, внутри которого расположен турбогенератор 8, а справа к нему прикреплен воздухозаборный раструб 9 с цепочкой 10 и откидным обратным клапаном 11. Слева к воздуховоду 7 прикреплено оперение 12, сверху колено 13, выходное отверстие которого обращено в сторону оперения 12. Вертикальный воздуховод 14 через поворотный подшипник 15 прикреплен сверху к понтону 2, имеет внутри турбогенератор 16, слева оперение 17, а сверху угловой раструб 18. Внизу к воздуховоду 14 под оперением 17 прикреплен патрубок 19, закрытый откидным обратным клапаном 20. Откидные обратные клапаны 21 и 22 установлены на выходных отверстиях понтонов 1 и 2, причем клапан 22 прижат к своему седлу плоской пружиной 23. Понтоны 1 и 2 пневматически сообщены через сильфон 3, причем к понтону 2 также прикреплена сильфонная камера 24, имеющая козырек 25.

Оперения 12 и 17 выполнены из замкнутого металлического каркаса 26 и 27, соответственно. На обоих каркасах прикреплены пьезоэлектрические пленки 28 и 29, к которым прикреплены фотоэлектрические преобразователи (не показаны). Силовая электроэнергия от турбогенераторов 8 и 16, а также низкотоковая электроэнергия от оперений 12 и 17 поступают через провода на электрощит (не показан). Сильфоны 4 и 3 выполнены прямоугольного сечения, а козырьки 25 на сильфонных камерах 5 и 24 выполнены из резиновых пластин и прикреплены вертикально к ним и под воздействием волн отгибаются в сторону их движения.

Установка работает следующим образом. Понтоны 1 и 2 устанавливают на якорные связи вблизи берега. При совпадении направлений ветра на установку и морских волн, она вырабатывает максимальное количество, например, электрической энергии. Волна ударяется в сильфон 4, сжимает его в горизонтальном направлении и под днищем понтона 1 воздействует на сильфонные камеры 5 и 24 с козырьками 25, также отгибает их вверх. Сильфон 3 также от удара волны сжимается на определенный объем. Давление воздуха P₁ внутри понтонов при этом резко возрастает, открывается клапан 21, выпустив через себя излишнюю порцию воздуха в воздуховод 7. Поток воздуха прикроет клапан 11 и устремится на лопасти турбогенератора 8, приведя его в движение. Сильфон 4 и сильфонные камеры 5 и 24 после воздействия волны принимают первоначальное положение, т.е. создают внутри понтонов 1 и 2 разряжение - P₂ (не показано). Поскольку давление воздуха Р₂ внутри понтонов будет меньше атмосферного (разряжение), откроется клапан 22 и через воздуховод 14 пройдет поток воздуха, и тем самым приведет в движение турбогенератор 16. При появлении и воздействии на понтоны 1 и 2 второй волны - цикл повторяется. При наличии ветра, он со скоростью V_в при закрытом клапане 21 через раструб 9 и клапан 11 поступает в воздуховод 7, вращает турбогенератор 8 и через отверстие в колене 13 уходит наружу. Цепочка 10 придерживает клапан 11 в полуоткрытом состоянии и не дает ему полностью откинуться и перекрыть воздуховод 7. В воздуховод 14 ветер со скоростью V_B поступает в раструб 18, при закрытом клапане 22, вращает турбогенератор 16 и через патрубок 19 и клапан 20 уходит наружу. При открытии клапана 22 поток воздуха из понтонов 1 и 2 устремится через раструб 18, вращая турбогенератор 16, а клапан 20 при этом будет закрыт из-за создавшегося разряжения в воздуховоде 14. При изменении направления ветра оперение 12 и 17 развернут воздуховоды 7 и 14 раструбами 9 и 18 навстречу набегающему ветровому потоку и установка будет продолжать работать в прежнем режиме.

При наличии ветра пьезоэлектрическая пленка на оперениях 12 и 17 колышется и тем самым вырабатывает электрическую энергию.

Наличие на сильфонных камерах 5 и 24 козырьков 25 позволяет увеличить поверхность соприкосновения волны и тем самым увеличит усилия на сжатие сильфонных камер. Козырьки 25 можно прикреплять под углом навстречу волне.

Установка позволяет при одновременном наличии ветра и волн, а также при наличии либо ветра, либо волн вырабатывать, например, электрическую энергию для нужд прибрежного поселка или буровых установок.

Изобретение относится в ветроволновой энергетике и может быть использовано для получения электрической энергии. Установка содержит понтоны 1 и 2, соединенные сильфоном 3. Понтон 1 имеет спереди сильфон 4, а к днищу его прикреплена сильфонная камера 5. Сверху понтона 1 прикреплен через поворотный подшипник 6 вертикальный воздуховод 7 с турбогенератором 8. Справа к нему прикреплен воздухозаборный раструб 9 с цепочкой 10 и откидным обратным клапаном 11. Слева к воздуховоду 7 прикреплено оперение 12, сверху колено 13, выходное отверстие которого обращено в сторону оперения 12. Воздуховод 14 через подшипник 15 прикреплен сверху к понтону 2 и имеет внутри турбогенератор 16, слева оперение 17, а сверху угловой раструб 18. Внизу к воздуховоду 14 под оперением 17 прикреплен патрубок 19, закрытый откидным обратным клапаном 20. Откидные обратные клапаны 21 и 22 установлены на выходных отверстиях понтонов 1 и 2. Клапан 22 прижат к своему седлу плоской пружиной 23. К понтону 2 прикреплена сильфонная камера 24, имеющая козырек 25. Оперения 12 и 17 выполнены из замкнутого металлического каркаса 26 и 27, на которые прикреплены пьезоэлектрические пленки 28 и 29. Изобретение направлено на обеспечение возможности максимального использования энергии волн и ветра. 1 ил.

Ветроволновая энергетическая установка, содержащая понтоны с сильфонами и сильфонными камерами, воздуховоды с турбогенераторами, отличающаяся тем, что передний понтон имеет спереди сильфон, а к днищу его прикреплена сильфонная камера с козырьком, сверху прикреплен через поворотный подшипник вертикальный цилиндрический воздуховод, внутри которого расположен турбогенератор, а справа к нему прикреплен воздухозаборный раструб с цепочкой и откидным обратным клапаном, а слева к воздуховоду прикреплено оперение, выполненное из замкнутого металлического каркаса, на котором прикреплена пьезоэлектрическая пленка и сверху колено с выходным отверстием в сторону оперения, вертикальный воздуховод через поворотный подшипник прикреплен сверху ко второму понтону, соединенному с первым сильфоном, имеет внутри турбогенератор, слева оперение, а сверху угловой раструб, внизу к воздуховоду под оперением прикреплен патрубок, закрытый откидным обратным клапаном, а снизу к днищу понтона прикреплена сильфонная камера с козырьком, причем на выходных отверстиях понтонов в воздуховоды установлены откидные клапаны, один из них на заднем понтоне прижат к своему седлу плоской пружиной.