ВОЛНОВАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ Российский патент 2013 года по МПК F03B13/20 

Волновая электростанция относится к гидроэнергетике.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является волновая электростанция, содержащая плавучий корпус, механический преобразователь энергии морских волн, выполненный в виде горизонтально установленного водила, с одного конца связанного с вертикально и шарнирно установленным на корпусе валом, связанным с ротором электрогенератора, статор которого связан с плавучим корпусом, а другой его конец снабжен массой (см. патент US 2010/0228401, 09.09.2010).

Недостатком его является неполное использование энергии волны в широком диапазоне ее размеров. Причинами этих недостатков являются фиксированные размеры корпуса и водила. Вне заданного размера волны количество колебаний за промежуток времени сокращается.

Технической задачей предлагаемой волновой электростанции является расширение диапазона оптимально используемых волн, повышение ее энергоэффективности и мощности.

Для решения поставленной технической задачи предлагается волновая электростанция, содержащая плавучий корпус, механический преобразователь энергии морских волн, выполненный в виде горизонтально установленного водила, с одного конца связанного с вертикально и шарнирно установленным на корпусе валом, связанным с ротором электрогенератора, статор которого связан с плавучим корпусом, а другой его конец снабжен массой, отличающаяся тем, что электростанция снабжена дополнительными поплавками, связанными с корпусом с помощью телескопических выдвижных механизмов, с возможностью регулировки совокупной длины плавающей части корпуса и поплавков, равной полудлине волны, кроме того, водило снабжено телескопическим выдвижным механизмом перемещения массы относительно вала привода электрогенератора.

Кроме того, волновая электростанция снабжена мультипликатором.

Кроме того, волновая электростанция снабжена обгонной муфтой.

Отличительной особенностью предлагаемого технического решения от известного является то, что электростанция снабжена дополнительными поплавками, связанными с корпусом с помощью телескопических выдвижных механизмов, с возможностью регулировки совокупной длины плавающей части корпуса и поплавков, равной полудлине волны, и, кроме того, водило снабжено телескопическим выдвижным механизмом перемещения массы относительно вала привода электрогенератора.

Сущность устройства волновой электростанции поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена конструктивная схема волновой электростанции с дополнительными поплавками, на фиг.2 - вид на нее сверху.

Волновая электростанция содержит плавучий корпус 1, дополнительные поплавки 2, связанные с корпусом 1 с помощью телескопических выдвижных механизмов 3, механический преобразователь энергии морских волн, включающий электрогенератор 4, горизонтально установленное водило 5, с одного конца связанное с вертикально и шарнирно установленным на корпусе валом 6, связанным с ротором электрогенератора 4, статор которого связан с плавучим корпусом 1. Другой конец водила 5 снабжен массой 7 с телескопическим выдвижным механизмом.

Работа волновой электростанции заключается в следующем.

Под действием морских волн корпус 1, находящийся на гибкой связи с якорем, связанным с землей (не изображен), совершает колебания.

При этом происходит изменения угла наклона оси вала 6 относительно горизонтальной плоскости, связанной с землей. Неуравновешенная масса 7, закрепленная на водиле 5, совершая круговое движение относительно оси вала 6, приводит его во вращение, вращая якорь электрогенератора 4.

Для согласования с периодом волнового движения воды плавучий корпус 1 снабжен дополнительными поплавками 2 с телескопическими механизмами 3 для их выдвижения относительно плавучего корпуса 1 и телескопическим механизмом для выдвижения массы 7 относительно оси вала 6 (см. фиг.1, 2).

Вследствие изменения расстояния от вала генератора до точки центра масс эта точка проходит по разным траекториям, соответственно затрачивая при этом разное время, то есть на прохождение более длинной траектории требуется больше времени, это утверждение имеет и обратную зависимость, например.

При совпадении частоты вращения массы с частотой волнообразования прохождение траектории центром масс будет наиболее полным, а завершение движения центра масс будет наиболее близким во времени к следующему циклу, то есть время, в котором вал генератора будет находиться в подвижном состоянии за промежуток времени будет наиболее продолжительным.

В случае рассогласования частот произойдет накладывание времени полного цикла на следующий цикл, что приведет к тому, что центр масс будет проходить лишь часть от полной траектории, а следовательно, к сокращению количества оборотов генератора за промежуток времени.

Вывод: подстраивая общую длину корпуса с поплавками и расстояние массы от оси вала 6, мы повышаем эффективность использования энергии волны.

Кроме того, снабжение устройства выдвижными поплавками создает большую остойчивость устройства на воде.

Совокупная длина плавающей части (корпуса и поплавков) регулируется для более полного преобразования энергии волны. Для получения одностороннего вращения вала 4 устройство может быть дополнительно снабжено мультипликатором (см. патент RU 2141057 опубл. 10.11.1999), обгонной муфтой (см. патент RU 2152535 опубл. 10.07.2000).

Такое выполнение устройства позволяет повысить мощность устройства и расширить диапазон оптимально используемых волн.

Пример

При совокупных размерах конструкции 4×4 метра и расстоянии от оси вращения массы до его центра тяжести 2 метра, массе груза 300 кг и подъеме одного из краев с помощью волны на 2 метра, действующей с периодичностью 5 секунд, получаем работу за одно колебание, равную 5880 кДж, мощность, снимаемая с электрогенератора за этот период, составит 1152 Вт (с учетом КПД электрогенератора). Соответственно за час будет совершено 720 колебаний по 1152 Вт, т.е. мощность устройства составит 829,44 кВт/ч.

Изобретение относится к гидроэнергетике. Волновая электростанция содержит плавучий корпус 1, механический преобразователь энергии морских волн, выполненный в виде горизонтально установленного водила 5, с одного конца связанного с вертикально и шарнирно установленным на корпусе валом 6, связанным с ротором электрогенератора 4, статор которого связан с плавучим корпусом 1, а другой его конец снабжен массой 7. Электростанция снабжена дополнительными поплавками 2, связанными с корпусом 1 с помощью телескопических выдвижных механизмов 3, с возможностью регулировки совокупной длины плавающей части корпуса 1 и поплавков 2, равной полудлине волны. Водило 5 снабжено телескопическим выдвижным механизмом перемещения массы 7 относительно вала 6 привода электрогенератора 4. Изобретение направлено на расширение диапазона оптимально используемых волн, повышение энергоэффективности и мощности. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Волновая электростанция, содержащая плавучий корпус, механический преобразователь энергии морских волн, выполненный в виде горизонтально установленного водила, с одного конца связанного с вертикально и шарнирно установленным на корпусе валом, связанным с ротором электрогенератора, статор которого связан с плавучим корпусом, а другой его конец снабжен массой, отличающаяся тем, что электростанция снабжена дополнительными поплавками, связанными с корпусом с помощью телескопических выдвижных механизмов, с возможностью регулировки совокупной длины плавающей части корпуса и поплавков, равной полудлине волны, кроме того, водило снабжено телескопическим выдвижным механизмом перемещения массы относительно вала привода электрогенератора.

2. Волновая электростанция по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена мультипликатором.

3. Волновая электростанция по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена обгонной муфтой.