ВОЛНОВАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ Российский патент 2012 года по МПК F03B13/12 F03B13/22 

Изобретение относится к возобновляемым источникам энергии, в частности к выработке электроэнергии путем использования энергии морских волн за счет образующихся вертикальных подъемов и спадов волн.

Известна волновая электростанция, выбранная за прототип (RU патент 2049925, МПК F03B 13/12, F03B 13/12; опубл. 10.12.1995), содержащая плавучий корпус с электрогенератором, воздушной турбиной и волноприемными камерами с поплавками, при этом камеры выполнены в виде стаканов, открытый торец каждого из которых погружен под уровень воды, при этом она снабжена повышающим редуктором и обгонными муфтами, ее корпус выполнен в виде платформы, а поплавки - Г-образной формы и установлены с возможностью одностороннего вращения на горизонтальном валу, установленном в стакане, при этом один из выступов поплавка длиннее или тяжелее другого, все валы соединены между собой, повышающий редуктор связан с последними и валом воздушной турбины при помощи обгонных муфт, а вал турбины подключен к электрогенератору.

Недостатком конструкции является сложность изготовления поплавка и отсутствие его ориентации по направлению волн.

Изобретение позволяет получить экологически чистую энергию путем преобразования энергии морских волн.

Технический результат состоит в получении наиболее простой и эффективной установки, которая позволяет снабжать дешевой электроэнергией потребителей недалеко от берега. Конструкция позволяет осуществлять ориентацию поплавка по направлению волн и более эффективно преобразовывать энергию морских волн.

Технический результат достигается тем, что волновая электростанция, содержащая преобразователь энергии волн, поплавок, согласно изобретению преобразователь энергии содержит систему шестерен, заключенных в корпус, закрепленный на опоре выше поверхности воды с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, рычаг, который одним концом соединен с системой шестерен через механизм одностороннего вращения, а вторым - с цилиндрическим поплавком, причем поплавок снабжен волновым оперением для ориентации по направлению волн и свободно вращается на оси рычага, компенсируя различия волновых сил на концах поплавка, при этом генератор закреплен на опоре выше поверхности воды и соединен с преобразователем энергии.

На фиг.1 представлена конструкция электростанции:

а) - вид сбоку;

б) - чертеж крепления рычага;

в) - вид сверху.

На фиг.2 изображена система шестерен:

а) - вид сбоку;

б) - вид сверху.

На фиг.3 - схема работы электростанции:

а) - направление волн;

б) - компенсация различия волновых сил на концах поплавка;

в) - вырабатываемый электрический ток.

На фиг.4 представлено демонстрационное изображение (вар. 1) - серия работающих электростанций в береговой зоне.

На фиг.5 представлено демонстрационное изображение (вар. 2) - серия работающих электростанций в береговой зоне.

Конструкция волновой электростанции содержит:

- опору 1, закрепленную на дне или платформе;

- преобразователь энергии волн;

- генератор 5, закрепленный на опоре 1 выше поверхности воды и соединенный с преобразователем энергии;

- поплавок 10, снабженный волновым оперением 11 для ориентации по направлению волн.

Преобразователь энергии волн включает:

- систему шестерен 6, 7, заключенных в корпус 4, который закреплен на опоре 1 выше поверхности воды и выполнен с возможностью вращения вокруг вертикальной оси;

- рычаг 9, который одним концом соединен с системой шестерен 6, 7 через механизм одностороннего вращения 8, а вторым - с цилиндрическим поплавком 10, при этом поплавок 10 свободно вращается на оси рычага 9.

Корпус 4 может быть изготовлен с использованием современных карбоновых технологий. Электрический генератор 5 предпочтительно закреплен на одной из сторон корпуса 4 и установлен на одной оси с малой шестерней 6. Под малой шестерней внутри корпуса 4 находится большая шестерня 7, зацепленная с малой шестерней 6. Большая шестерня 7 через механизм одностороннего вращения 8 раскручивается с помощью рычага 9. Рычаг 9 крепится на корпусе 4 предпочтительно с противоположной стороны генератора 5 с целью исключения механического взаимодействия. На другом конце рычага 9 находится цилиндрический поплавок 10 с водяным оперением 11 для ориентации рычага и через него всего устройства вокруг вертикальной оси по направлению волн (фиг.3а). Поплавок 10 может свободно вращаться на оси рычага 9 для компенсации различия волновых сил (фиг.3б) на концах поплавка.

Работа электростанции проста. Волна поплавком 10 ориентирует устройство 4 по направлению движения, поднимает рычаг 9 и с помощью механизма одностороннего вращения раскручивает большую шестерню 7, которая, в свою очередь, вращает малую шестерню 6 с генератором 5. Генератор 5 вырабатывает электроэнергию. После прохождения волны рычаг 9 свободно падает, т.к. вступает в работу механизм одностороннего вращения, но большая шестерня 7 продолжает вращаться в роли маховика. Следующая волна повторяет цикл. Электрический ток (фиг.3в) через провода (не показано) поступает на берег (контроллер зарядки, батарея, инвертор и т.д.).

Высота конструкции над поверхностью и длина рычага зависят от средних размеров волн в определенном месте и могут быть легко рассчитаны на месте установки.

Вариант устройства на балке 2 между двумя столбами работает аналогично, отличие состоит в креплении 15.

Преимущества устройства очевидны:

1. Естественная ориентация по направлению волн и низкое фронтальное волновое сопротивление.

2. Устройство просто, компактно, дешево при массовом производстве.

3. Высокий КПД, так как волновая энергия до генератора доходит с минимальными преобразованиями.

Предложенное устройство можно использовать в любом месте, отдельно или в системе. Его можно использовать в объединенной энергетической системе с ветротурбинами в воде, на нефтяных платформах.

Изобретение относится к возобновляемым источникам энергии, в частности, для выработки электроэнергии путем использования энергии морских волн за счет образующихся вертикальных подъемов и спадов волн. Волновая электростанция включает преобразователь энергии, содержащий систему шестерен, заключенных в корпус, закрепленный на опоре выше поверхности воды с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, рычаг, который одним концом соединен с системой шестерен через механизм одностороннего вращения, а вторым - с цилиндрическим поплавком. Поплавок снабжен волновым оперением для ориентации по направлению волн и свободно вращается на оси рычага, компенсируя различия волновых сил на концах поплавка. Генератор закреплен на опоре выше поверхности воды и соединен с преобразователем энергии. Изобретение позволяет осуществлять ориентацию поплавка по направлению волн и более эффективно преобразовывать энергию морских волн. 5 ил.

Волновая электростанция, содержащая преобразователь энергии волн, поплавок, отличающаяся тем, что преобразователь энергии содержит систему шестерен, заключенных в корпус, закрепленный на опоре выше поверхности воды с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, рычаг, который одним концом соединен с системой шестерен через механизм одностороннего вращения, а вторым - с цилиндрическим поплавком, причем поплавок снабжен волновым оперением для ориентации по направлению волн и свободно вращается на оси рычага, компенсируя различия волновых сил на концах поплавка, при этом генератор закреплен на опоре выше поверхности воды и соединен с преобразователем энергии.