ВОЛНОВАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ВЫРАБОТКИ ЭНЕРГИИ Российский патент 2022 года по МПК F03B13/18 

Предлагаемое изобретение относится к гидроэнергетике и может быть использовано для выработки механической энергии с последующим преобразованием ее в электрическую или тепловую от движения волн на крупных озерах, в морях и океанах, далее - в бассейнах.

Известны многочисленные волновые установки, использующие различные варианты преобразования энергии волн в другие виды энергии.

Настоящее техническое решение относится к устройствам, принцип действия которых основан на том, что при качении на волнах изменяются пространственные положения различных узлов устройства.

По классификации [1] Мак-Корми М. «Преобразование энергии волн». М., 1985, пер. с англ., с. 95, рис. 5.1.б, к ним относятся установки для выработки энергии с механическим приводом. Данное устройство содержит шкив с пружинным и храповым механизмом, поплавковое тело с креновыми движенями (наклонами), якорь и генератор.

Недостатком этого устройства является низкая надежность из-за наличия механических узлов, подвергающихся коррозии в морской воде, и изменяющих свои свойства во времени эксплуатации, в частности, пружины и храповик.

Известна так же волновая энергетическая установка [2] «Качающийся плот» по французскому патенту, изображенная на рис. 6. 18, см. Волшаник В.В., Орехов Г.В. Низконапорные гидравлические двигатели. Монография. М.,2009, с. 325.

Данная конструкция содержит корпус, разделенный на заполненные жидкостью отсеки, сообщающиеся через водяное колесо. При качке жидкость перетекает из верхнего отсека в нижний, вращая колесо и связанный с ним генератор.

Данное устройство отличается громоздкостью и малой вырабатываемой мощностью, определяемой высотой волн и потерями на трение воды, перемещаемой в жидкостных отсеках.

Известно, так же [3] «Устройство для использования энергии волн» автора Прокопова О.И. по авторскому свидетельству СССР № 1118793, МПК F03B 13/12, непосредственно преобразующее механическую энергию качения в электроэнергию.

Данное устройство содержит плавучую платформу с установленным на ней электрогенератором и закрепленными по краям платформы понтонами. На платформе закреплена штанга, внутри которой размещен вал, одним концом через шестерни редуктора соединенный с генератором, а другим подводным концом - с рабочими колесами.

При качании платформы подводные колеса через редуктор передают вращение валу и далее на генератор.

Недостатком данного устройства также является его конструктивная сложность из-за наличия двух угловых редукторов, необходимости герметизации их и пустотелой штанги, а так же низкого КПД, поскольку используется сложная цепь преобразования видов энергии.

Известна также волновая установка по выработке энергии автора Тенгиза Надирадзе, выбранная в качестве прототипа (GEP 20135795 B, 25.03.2013, F03B 13/14).

Данная установка содержит вертикальную штангу, соединенную с двумя наклонными относительно дна рычагами, на концах которых закреплены штоки гидронасосов, причем входы гидронасосов через обратные клапаны подключены в общую гидромагистраль, подающую воду потребителю.

Недостатком данного устройства являются его сравнительная сложность и ограниченная функциональная возможность.

Техническая проблема, решаемая изобретением, в устранении указанных недостатков, расширению его функциональных возможностей и создание простой по конструкции волновой установки, не содержащей сложных и не надежных узлов и деталей.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в следующем:

- упрощена конструкция за счет удаления не надежных деталей, работающих в водной среде: пружин, узлов, требующих герметизации и т. п.;

- повышена мобильность устройства, позволяющая использовать его бригадам рыбаков, геологов, фермеров при частых переездах по местности.

Технический результат достигается за счет того, в волновую установку для выработки энергии содержащую вертикальную штангу, соединенную с двумя наклонными относительно дна рычагами, на концах которых закреплены штоки гидронасосов, причем выходы гидронасосов через обратные клапаны подключены в общую гидромагистраль, подающую воду потребителю, дополнительно на рычаг первый по ходу движения волн установлен груз для возврата штанги в исходное наклонное положение в период прохождения впадины волны, на другом верхнем конце штанги установлен ковшеобразный щит на уровне невозмущенной воды при отсутствии волнения, причем груз и ковшеобразный щит выполнены с возможностью перемещения по первому рычагу и по штанге соответственно и фиксации их положения.

На фиг. 1 изображена «Волновая установка для выработки энергии» во время прохождения впадины волны, а на фиг. 2 - во время прохождения гребня волны.

Установка содержит вертикальную штангу 1, установленную на дне водоема в поворотной опоре 2, причем к подводной части штанги в ее нижнем конце присоединены наклонные относительно дна рычаги 3 и 4, соединенные через подвижные штоки 5, 6 с гидронасосами 7 и 8, выходы которых через обратные клапаны 9, 10 подключены к общей гидромагистрали 11, подающей воду потребителю.

На верхнем конце штанги установлен на уровне невозмущенной поверхности во время отсутствия волн ковшеобразный щит 12, а на первый рычаг по ходу движения волн V установлен груз 13 (противовес) для возврата под его силой тяжести штанги в исходное положение в период прохождения впадины волны. Кроме того, на первом рычаге по ходу движения волны и на верхнем конце штанги выполнены крепежные отверстия 14 или выступы, или зубья для перемещения груза по длине рычага, щита по высоте на штанге и фиксации их положения.

«Волновая установка для выработки энергии» работает следующим образом. В период прохождения впадины волны, Фиг. 1, груз 13 на рычаге 3 силой тяжести перемещает шток 5 на гидронасосе 7, который выдает воду из бассейна потребителю через обратный клапан 9 и общую гидромагистраль 11. Одновременно, рычаг 4, переместил шток 6 гидронасоса 8 в верхнее положение и был осуществлен цикл забора воды в этот гидронасос. При прохождении гребня волны и ударом по ковшеобразному щиту 12 штанга 1 перемещается в крайне правое положение, при этом рычаг 4 через шток 6 выдавливает воду из гидронасоса 8 через обратный клапан 10 так же в общую гидромагистраль 11, а в гидронасосе 7 происходит забор воды из бассейна.

При изменении погоды волновая обстановка также изменяется постоянно.

Использование крепежных отверстий 14 позволяет перемещать груз 13 по рычагу 3 и так же перемещать ковшеобразный щит 12 по штанге 1, чтобы максимально эффективно использовать ударную силу волны. Наличие ковшеобразного ковша позволяет повысить мощность устройства. Подобные конструкции используются, например, в ковшевых гидротурбинах.

Использование нагнетаемой гидромагистралью воды у потребителя может использоваться в разных вариантах. Например, на выходе гидромагистрали устанавливается гидротурбина с генератором для выработки электроэнергии, либо вода подается на верхний уровень в водохранилище для бытовых целей (пресная вода из большого водохранилища), либо вода из водохранилища по отдельному каналу поступает в нужное время на гидротурбину с электрогенератором.

Предлагаемая простая по конструкции установка может найти широкое применение, как для индивидуального пользования, так и для небольших поселений. Увеличить мощность подобной установки можно просто путем применения более мощных гидронасосов и размещением двух аналогичных конструкций вдоль фронта волны, на которых разместить ковшеобразный щит больших габаритов.

Изобретение относится к волновой установке для выработки энергии. Установка содержит вертикальную штангу 1, соединенную с двумя наклонными относительно дна рычагами 3 и 4, на концах которых закреплены штоки 5, 6 гидронасосов 7, 8. Выходы гидронасосов 7, 8 через обратные клапаны 9, 10 подключены в общую гидромагистраль 11, подающую воду потребителю. На первый рычаг 3 по ходу движения волн установлен груз 13 для возврата штанги 1 в исходное наклонное положение в период прохождения впадины волны. На другом конце штанги 1 установлен ковшеобразный щит 12 на уровне невозмущенной воды при отсутствии волнения. Груз 13 и щит 12 выполнены с возможностью перемещения по первому рычагу 3 и по штанге 1 соответственно и фиксации их положения. Изобретение направлено на упрощение конструкции и повышение мобильности. 2 ил.

Волновая установка для выработки энергии, содержащая вертикальную штангу, соединенную на одном конце с двумя наклонными относительно дна рычагами, на концах которых закреплены штоки гидронасосов, причем выходы гидронасосов через обратные клапаны подключены в общую гидромагистраль, подающую воду потребителю, отличающаяся тем, что на первый рычаг по ходу движения волн установлен груз для возврата штанги в исходное наклонное положение в период прохождения впадины волны, на другом конце штанги установлен ковшеобразный щит на уровне невозмущенной воды при отсутствии волнения, причем груз и ковшеобразный щит выполнены с возможностью перемещения по первому рычагу и по штанге соответственно и фиксации их положения.