ПРИБОЙНАЯ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ Российский патент 2017 года по МПК F03B13/26 F03B17/06 

Изобретение относится к гидроэнергетике, а именно к использованию энергии прибойного потока у берегов морей, океанов и крупных водоемов путем ее преобразования в электроэнергию.

Известно устройство для использования энергии прибоя (SU 1192463, F03B 13/12, 23.07.1987), содержащее рычаг, закрепленную на нем качающуюся лопасть и поршневой насос, поршень которого кинематически связан с рычагом. Лопасть снабжена механизмом регулирования ее длины, выполненным в виде установленного на рычаге сервомотора, шток которого соединен с лопастью, последняя установлена с возможностью перемещения вдоль рычага, кинематическая связь поршня насоса с рычагом выполнены в виде кривошипа, а насос расположен над уровнем воды.

Из-за одновременного воздействия на лопасть прямого и обратного прибойных потоков данное устройство характеризуется недостаточной эффективностью работы.

Известна прибойная гидроэлектростанция (RU 2009367, F03B 13/12, F03B 13/18, 15.03.1994), выбранная в качестве прототипа, состоит из двух укрепленных в зоне прибоя на некотором расстоянии друг от друга вертикальных опор, к одной из которых ниже уровня поверхности воды шарнирно крепится качающаяся лопасть, а к другой - качающийся поршневой насос, шток которого в свою очередь шарнирно соединен с лопастью. Рабочая поверхность лопасти выполнена переменной с помощью силового гидроцилиндра. Выше уровня поверхности воды на вертикальных опорах крепится площадка, на которой установлены гидротурбина, соединенная с помощью компенсатора с поршневым насосом, и связанный с ней электрогенератор. Направление створа, в котором находятся обе опоры, перпендикулярно направлению прямого и обратного прибойных потоков - наката и отката, преобладающему в месте установки гидроэлектростанции.

Недостатком описанной прибойной гидроэлектростанции является невысокая эффективность ее работы, обусловленная потерями энергии при закачке воды в гидротурбину, расположенную над уровнем поверхности воды.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности работы прибойной гидроэлектростанции за счет прямого преобразования энергии прибоя в электрическую благодаря преобразованию возвратно-вращательного движения в прерывистое вращательное движение, имеющее одно направление.

Технический результат достигается тем, что в прибойной гидроэлектростанции, содержащей площадку, установленную в зоне прибоя на вертикальных опорах выше уровня поверхности воды, на которой расположен электрогенератор, выполненный по вертикальной схеме, вал электрогенератора снабжен маховиком и соединен с ведущим валом механического редуктора, ведомый вал которого соединен с валом внутреннего цилиндрического ротора, расположенного внутри внешнего цилиндрического ротора, находящегося ниже уровня воды, на краях внешней поверхности внутреннего цилиндрического ротора жестко закреплены кольцеобразные храповые колеса, а на краях внутренней поверхности внешнего цилиндрического ротора закреплены собачки, с возможностью вращения вокруг своих осей.

На фиг. 1 показан главный вид прибойной гидроэлектростанции, а на фиг. 2 - фрагмент храпового колеса и собачки.

Прибойная гидроэлектростанция содержит площадку 1 (фиг. 1), установленную в зоне прибоя на вертикальных опорах 2 выше уровня поверхности воды. На площадке 1 расположен электрогенератор 3, выполненный по вертикальной схеме, например, подвесного или зонтичного исполнения (Вольдек А.И. Электрические машины. Л.: Энергия, 1978. С. 375). Вертикальный вал 4 электрогенератора 3 снабжен маховиком 5 и соединен с ведущим валом 6 механического редуктора 7, например, с зубчато-винтовой, гипоидной или червячной передачей (Решетов Д.М. Детали машин. М.: Машиностроение, 1989. С. 150-249), ведомый вал 8 которого соединен с валом 9 внутреннего цилиндрического ротора 10, расположенного внутри внешнего цилиндрического ротора 11. Внешний цилиндрический ротор 11 установлен ниже уровня воды. Цилиндрические роторы 10 и 11 ориентированы перпендикулярно направлению прямого и обратного прибойных потоков (наката и отката), преобладающему в месте установки прибойной гидроэлектростанции.

На краях внешней поверхности внутреннего цилиндрического ротора 11 жестко закреплены кольцеобразные храповые колеса 12 (фиг. 2) с зубьями 13, а на краях внутренней поверхности внешнего цилиндрического ротора 11 (фиг. 1) закреплены собачки 14, установленные с возможностью вращения вокруг своих осей 15.

Прибойная гидроэлектростанция работает следующим образом. При действии прямого прибойного потока на внешний цилиндрический ротор 11 последний приходит во вращение. Т.к. собачки 14 (фиг. 2) находятся в зацеплении с зубьями 13 храповых колес 12, вращающий момент с внешнего цилиндрического ротора 11 (фиг. 1) передается на внутренний цилиндрический ротор 10. Через вал 9 и механический редуктор 7 вращающий момент передается на маховик 5, вертикальный вал 4 и электрогенератор 3, в результате последний начинает вырабатывать электрический ток.

Во время действия обратного прибойного потока на внешний цилиндрический ротор 11 собачки 14 (фиг. 2) выходят из зацепления с зубцами 13 храповых колес 12, и вращающий момент на внутренний цилиндрический ротор 10 (фиг. 1) не передается, и последний продолжает вращаться по инерции благодаря энергии, запасенной маховиком 5.

Т.к. в конструкцию заявляемой прибойной гидроэлектростанции не входит гидротурбина, которая у прототипа расположена выше уровня воды, отпадает необходимость закачивания воды выше уровня воды, а следовательно, отсутствуют потери энергии, обусловленные данной операцией. В результате этого работа данной прибойной гидроэлектростанции осуществляется с высокой эффективностью.

Изобретение относится к гидроэнергетике, а именно к использованию энергии прибойного потока у берегов морей, океанов и крупных водоемов путем ее преобразования в электроэнергию. Под действием прямого прибойного потока внешний цилиндрический ротор (11) вращается. Собачки находятся в зацеплении с зубьями храповых колес (12), вращающий момент передается на внутренний цилиндрический ротор (10). Через вал (9) и механический редуктор (7) вращающий момент передается на маховик (5), вертикальный вал (4) и электрогенератор (3), который вырабатывает электрический ток. Во время действия обратного прибойного потока собачки выходят из зацепления с зубцами и вращающий момент на внутренний цилиндрический ротор (10) не передается, и последний продолжает вращаться по инерции благодаря энергии, запасенной маховиком (5). Изобретение направлено на обеспечение высокой эффективности работы прибойной гидроэлектростанции. 2 ил.

Прибойная гидроэлектростанция, содержащая площадку, установленную в зоне прибоя на вертикальных опорах выше уровня поверхности воды, на которой расположен электрогенератор, отличающаяся тем, что электрогенератор выполнен по вертикальной схеме, вал электрогенератора снабжен маховиком и соединен с ведущим валом механического редуктора, ведомый вал которого соединен с валом внутреннего цилиндрического ротора, расположенного внутри внешнего цилиндрического ротора, находящегося ниже уровня воды, на краях внешней поверхности внутреннего цилиндрического ротора жестко закреплены кольцеобразные храповые колеса, а на краях внутренней поверхности внешнего цилиндрического ротора закреплены собачки, установленные с возможностью вращения вокруг своих осей.