ВОЛНОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2013 года по МПК F03B13/12 

Изобретение относится к гидроэнергетике и может быть использовано в волновых энергетических установках.

Известна волновая энергетическая установка, содержащая частично заполненный жидкостью плавучий корпус и расположенный в нем преобразователь, связанный с валом отбора мощности (см. US 4207739 А, 17.06.1980, F03B 13/12).

Однако такая установка имеет низкий коэффициент полезного действия из-за значительных гидравлических потерь при движении жидкости между камерами, а также вследствие неэффективного воздействия переменного низконапорного движения жидкости на гидротурбину.

Известна также волновая энергетическая установка, содержащая частично заполненный жидкостью плавучий корпус и расположенный в нем преобразователь, связанный с валом отбора мощности и выполненный в виде плоского поплавка, центральная часть и противоположные края которого соединены при помощи гибких элементов соответственно с дном корпуса и валом (см. SU 1150393 А, 15.04.1985, F03B 13/12).

Недостатком известной волновой энергетической установки является низкая надежность при изменении направления движения волн, так как работа установки осуществляется лишь в случае движения волн вдоль плоскости размещения гибкого элемента, перекинутого через зубчатое колесо, соединенное с валом электрического генератора.

Целью изобретения является повышение надежности установки при изменении направления движения волн.

Поставленная цель достигается тем, что в волновой энергетической установке, содержащей частично заполненный жидкостью плавучий корпус, расположенный в нем плоский поплавок, центральная часть которого соединена при помощи гибкого элемента с дном корпуса, согласно изобретению, по линии диаметра верхней поверхности поплавка на одинаковом удалении от ее центра закреплены две перпендикулярные к поверхности поплавка стойки, верхний конец одной из них снабжен верхним гибким элементом, который натянут, намотан в направлении движения часовой стрелки на верхнюю часть катушки, и конец намотанного участка закреплен на ней, верхний конец другой стойки снабжен нижним гибким элементом, который натянут, намотан в направлении против движения часовой стрелки на нижнюю часть катушки, и конец намотанного участка закреплен на ней, причем длины гибких элементов равны между собой, а катушка плотно насажена на вал вертикально размещенного электрического генератора.

Кроме того, средняя часть катушки, верхний торец верхней части, нижний торец нижней части катушки снабжены ребордами.

Кроме того, в плоскости размещения стоек на нижней поверхности поплавка со смещением от ее центра закреплен киль.

На чертеже изображена предлагаемая энергетическая установка.

Установка включает частично заполненный жидкостью плавучий корпус 1, размещенный в нем плоский поплавок 2, центр нижней поверхности которого посредством гибкого элемента 3 соединен с дном корпуса 1.

По линии диаметра верхней поверхности поплавка 2 на одинаковом удалении от ее центра закреплены две перпендикулярные к поверхности поплавка 2 стойки 4 и 5, верхний конец стойки 4 снабжен верхним гибким элементом 6, который натянут, намотан в направлении движения часовой стрелки на верхнюю часть катушки 7, и конец намотанного участка закреплен на ней.

Верхний конец стойки 5 снабжен нижним гибким элементом 8, который натянут, намотан в направлении против движения часовой стрелки на нижнюю часть катушки 7, и конец намотанного участка закреплен на ней. Катушка 7 плотно насажена на вал вертикально размещенного электрического генератора 9.

В средней части катушки, между верхней и нижней ее частями, выполнена реборда 10, причем верхний торец верхней части, нижний торец нижней части катушки 7 снабжены ребордами 11 и 12 соответственно.

Нижняя поверхность поплавка 2 снабжена килем 13, закрепленным в плоскости размещения стоек 4 и 5 со смещением от центра нижней поверхности поплавка 2.

Установка работает следующим образом.

При волнении корпус 1 испытывает качку. Частично заполняющая корпус 1 жидкость перемещает края поплавка 2.

Если движение волн происходит в направлении со стороны стойки 4 в сторону стойки 5, то край поплавка 2 со стойкой 4 оказывается в верхнем положении и ближе к генератору 9, а край поплавка 2 со стойкой 5 оказывается в нижнем положении и дальше от генератора 9. Так как верхний конец стойки 5 снабжен нижним гибким элементом 8, который натянут, намотан в направлении против движения часовой стрелки на нижнюю часть катушки 7, и конец намотанного участка закреплен на ней, то за счет силы упругости гибкого элемента 8 его намотанный участок сходит с нижней части катушки 7, распрямляясь и следуя за стойкой 5, будет создавать крутящий момент на катушке 7 и валу генератора 9 и приводить их во вращение в направлении движения часовой стрелки. Посредством создаваемого на катушке 7 крутящего момента одновременно происходит дополнительное наматывание гибкого элемента 6 на верхнюю часть катушки 7.

При противоположном направлении движения волн, т.е. со стороны стойки 5 в сторону стойки 4, край поплавка 2 со стойкой 5 оказывается в верхнем положении и ближе к генератору 9, а край поплавка 2 со стойкой 4 оказывается в нижнем положении и дальше от генератора 9. Верхний конец стойки 4 влечет за собой гибкий элемент 6, намотанный в направлении движения часовой стрелки на верхнюю часть катушки 7 и закрепленный на ней. При этом он, распрямляясь и следуя за стойкой 4, будет создавать крутящий момент на катушке 7 и валу генератора 9 и приводить их во вращение. При этом происходит дополнительное наматывание гибкого элемента 8 на нижнюю часть катушки 7.

Если движение волн происходит в направлении от наблюдателя, то волны оказывают давление на киль 13, закрепленный в плоскости размещения стоек 4 и 5 на нижней части поплавка 2. Так как киль 13 закреплен со смещением от центра нижней части поплавка, то от силы давления волн создается крутящий момент, направленный против движения часовой стрелки, под действием которого осуществляется поворот киля 13 на 90° совместно с поплавком 2, стойками 4 и 5, находящимися одновременно и в колебательном движении. При этом гибкие элементы 6 и 8, вовлекаемые верхними концами стоек 4 и 5 в колебательное и вращательное движение, совершают работу по преодолению момента сопротивления на валу электрического генератора, а также по ориентированию киля 13 в направлении движения волн.

При дальнейшем волнении жидкости работа энергетической установки осуществляется так же, как это было описано в случае движения волн в направлении со стороны стойки 4 в сторону стойки 5.

Если движение волн происходит в направлении на наблюдателя, то волны, оказывая давление на киль 13, поворачивают его на 90° и вместе с ним поплавок 2, стойки 4 и 5 в направлении движения часовой стрелки. При этом гибкие элементы 6 и 8, находящиеся в колебательном и вращательном движении, совершают работу по преодолению момента сопротивления на валу электрического генератора, а также по ориентированию киля 13 в направлении движения волн.

Если волнение жидкости продолжается, то работа энергетической установки осуществляется так же, как это было описано выше для случая движения волн в направлении со стороны стойки 4 в сторону стойки 5.

Выполнение гибких элементов 6 и 8 одинаковой длины способствует устойчивой работе установки.

Закрепление концов их намотанных участков в соответствующих частях катушки 7, между которыми предусмотрена реборда 10, а также то, что верхний торец верхней части и нижний торец нижней части катушки имеют реборды 11 и 12, предотвращают сход гибких элементов с катушки 7.

Киль 13, закрепленный на нижней части поплавка 2, со смещением от его центра, в плоскости расположения стоек 4 и 5, обеспечивает ориентирование поплавка в направлении движения волн и способствует повышению надежности установки.

Таким образом, предлагаемая волновая энергетическая установка позволяет повысить надежность, обеспечивая устойчивую работу при изменении направления движения волн.

Изобретение относится к гидроэнергетике и может быть использовано в волновых энергетических установках. Установка содержит частично заполненный жидкостью плавучий корпус, расположенный в нем плоский поплавок, центральная часть которого соединена при помощи гибкого элемента с дном корпуса. По линии диаметра верхней поверхности поплавка на одинаковом удалении от ее центра закреплены две перпендикулярные к поверхности поплавка стойки. Верхний конец одной стойки снабжен верхним гибким элементом, который натянут, намотан в направлении движения часовой стрелки на верхнюю часть катушки, и конец намотанного участка закреплен на ней. Верхний конец другой стойки снабжен нижним гибким элементом, который натянут, намотан в направлении против движения часовой стрелки на нижнюю часть катушки, и конец намотанного участка закреплен на ней, причем длины гибких элементов равны между собой. Катушка плотно насажена на вал вертикально размещенного электрического генератора. Средняя часть катушки, верхний торец верхней части, нижний торец нижней части катушки снабжены ребордами. В плоскости размещения стоек на нижней поверхности поплавка со смещением от ее центра закреплен киль. Изобретение направлено на повышение надежности установки при изменении направления движения волн. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Волновая энергетическая установка, содержащая частично заполненный жидкостью плавучий корпус, расположенный в нем плоский поплавок, центральная часть которого соединена при помощи гибкого элемента с дном корпуса, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности, по линии диаметра верхней поверхности поплавка на одинаковом удалении от ее центра закреплены две перпендикулярные к поверхности поплавка стойки, верхний конец одной из них снабжен верхним гибким элементом, который натянут, намотан в направлении движения часовой стрелки на верхнюю часть катушки, и конец намотанного участка закреплен на ней, верхний конец другой стойки снабжен нижним гибким элементом, который натянут, намотан в направлении против движения часовой стрелки на нижнюю часть катушки, и конец намотанного участка закреплен на ней, причем длины гибких элементов равны между собой, а катушка плотно насажена на вал вертикально размещенного электрического генератора.

2. Волновая энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что средняя часть катушки, верхний торец верхней части, нижний торец нижней части катушки снабжены ребордами.

3. Волновая энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что в плоскости размещения стоек на нижней поверхности поплавка со смещением от ее центра закреплен киль.