ВОЛНОВАЯ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ Российский патент 2023 года по МПК F03B13/18 

Предложенное техническое решение относится к энергетическим установкам и может быть использовано для получения электрической энергии от морских/речных волн за счет образующихся волновых вертикальных подъемов и спадов.

В настоящее время конструкция используемых гидроэлектростанций (далее, ГЭС) не претерпевает существенных изменений и достигла пика своего эволюционного развития, однако задачи по повышению мощности, КПД, эффективности работы ГЭС стоят как никогда остро, в связи с постоянным поднятием цен на топливо и его образующемся дефиците во многих районах на планете.

Широко известны ГЭС плотинного типа, построенные на основе основательных конструкций и имеющие модули преобразования энергии воды, пропущенной через плотину, однако их эффективность и КПД работы недостаточно высока, а конструкция сложная и громоздкая и может применяться далеко не везде.

В качестве прототипа может быть принят патент RU 2715612 С1, 02.03.2020, раскрывающий конструкцию модульной установки преобразования энергии волн, содержащей основание со стойками, поплавок на штанге, соединенный с валом отбора мощности, на котором установлена муфта, для соединения с электрогенератором, при этом колебания рабочего тела передаются на вилку, внутри которой на общем валу с вилкой установлен храповой барабан, контактирующий зубьями с двумя собачками, одна установлена на вилке, другая на основании, а также спиральной пружиной внутри храпового барабана, верхний конец которой закреплен на корпусе храпового барабана, нижний конец закреплен на валу отбора мощности, на который нагружен редуктор, соединенный с электрогенератором.

Его недостатком является то, что при достаточно сложной конструкции устройство имеет низкую эффективность и КПД, поскольку вырабатывает энергию лишь в момент, когда пружина аккумулирует накопленную энергию. Также устройство не может быть развернуто к набегающим волнам, что также снижает его КПД и эффективность.

В основу данного изобретения поставлена задача разработать конструкцию волновой гидроэлектростанции, устраняющей указанные недостатки известного устройства.

Техническим результатом является повышение эффективности и КПД устройства с одновременной простотой конструкции.

Данный технический результат достигается тем, что волновая гидроэлектростанция включает опору, выполненную с возможностью ее установки в грунт водоема, поворотная платформа, взаимодействующая с опорой с возможностью ее поворота, при этом

на указанной поворотной платформе установлен вал, связанный с редуктором и электрогенератором отбора мощности,

при этом вал содержит обгонные муфты, равномерно распределенные по длине вала, а каждая обгонная муфта включает рычаг, на конце которого установлен поплавок, выполненный с возможностью взаимодействия с волной водоема, для его отклонения вверх-вниз.

Электрогенератор включает генератор переменного тока и выпрямительный блок.

Поворотная платформа взаимодействует с опорой посредством поворотного зубчатого круга и мотор-редуктора с приводной шестерней.

Поворотная платформа взаимодействует с опорой в автоматическом режиме, корректируя угол поворота платформы в зависимости от направления волны.

Поплавок выполняется с возможностью регулировки его веса посредством грузов-противовесов.

Далее предложенное изобретение будет подробно рассмотрено с учетом иллюстраций, где на:

Фиг. 1 представлен вид сверху волновой гидроэлектростанции,

Фиг. 2 вид сбоку волновой гидроэлектростанции,

Где позиции:

1 - опора;

2 - поворотная платформа;

3 - вал;

4 - редуктор;

5 -электрогенератор;

6 - обгонная муфта;

7 - рычаг;

8 - поплавок;

Волновая гидроэлектростанция используется на различных водоемах, где есть волны, однако предпочтительно ее использовать в прибрежных морских акваториях, где волна имеет достаточную высоту и постоянство. Волновая гидроэлектростанция включает опору 1, выполненную с возможностью ее установки в грунт водоема. Опора 1 представляет собой вертикальный стержень, заглубляемый в грунт водоема на достаточную глубину для неподвижной установки конструкции. Опора 1, чаще всего, выполняется из металла или имеет железобетонную конструкцию, однако может также выполняться из обработанной от гниения древесины или иных материалов, обеспечивающих достаточную прочность и износостойкость.

Поворотная платформа 2, устанавливается на указанную опору 1 с возможностью ее поворота. Поворотная платформа 2 взаимодействует с опорой 1, предпочтительно, посредством поворотного зубчатого круга, установленного в опоре 1, и мотор-редуктора с приводной шестерней (на фигурах не показаны), обеспечивающей вращение поворотной платформы 2. Вращение данной поворотной платформы 2 необходимо для обеспечения установки поворотной платформы 2 на нужный угол к волне, обеспечивающий максимальное взаимодействие поплавка 8 с набегающей волной. Как правило, поворотная платформа 2 установлена под углом к направлению течения волны, чтобы обеспечить воздействие волны на поплавок 8 для повышения эффективности и КПД устройства. Предпочтительно, поворотная платформа 2 взаимодействует с опорой I в автоматическом режиме, корректируя угол поворота платформы 2 в зависимости от направления волны. Для этого устройство может быть дополнено средствами, анализирующими направление движения волны и электронным блоком, управляющим механизмом поворота платформы 2.

На указанной поворотной платформе 2 установлен вал 3, связанный, как правило, последовательно с редуктором 4 и электрогенератором 5 отбора мощности. Редуктор 4 преобразует скорость вращения вала 3. Электрогенератор 5 предпочтительно включает генератор переменного тока и выпрямительный блок для выравнивания вырабатываемого электрического тока.

Вал 3 содержит обгонные муфты 6, равномерно распределенные по длине вала 3, например, через каждый 1 метр. Количество обгонных муфт 6 может быть различным, но не менее трех (соответствует количеству поплавков 8) связано с длиной поворотной платформы 2 и длиной вала 3, частотой установки обгонных муфт 6. Конструкция обгонных муфт 6 может быть различной, однако любой вариант выполнения должен обеспечивать проворачивание вала 3 в одном направлении и холостое проворачивание в обратном направлении для обеспечения поворота вала 3 в одном направлении. Обгонные муфты 6 воздействуют на вал 3, тем самым обеспечивая его постоянное проворачивание.

Каждая обгонная муфта 6 содержит рычаг 7. Рычаг 7 выполняется, как правило, из металлической проволоки/прутка, трубы и т.п. Рычаг 7 имеет преимущественно Г-образную форму с уклоном вниз, по направлению к воде. На конце рычага 7 установлен поплавок 8, выполненный с возможностью взаимодействия с волной водоема, для его подъема/опускания. Желательно оснастить поплавок 8 механизмом, обеспечивающим регулировку его угла поворота в вертикальной плоскости, что упростит установку угла по отношению к набегающей волне, для повышения эффективности и КПД устройства. Предпочтительно, выполнять поплавок 8 с возможностью регулировки его веса, например, посредством размещения на дне поплавка 8 грузов-противовесов, для обеспечения лучшего отклонения рычага 7 вне зависимости от высоты и амплитуды волн, поскольку поплавок 8 без указанного груза-противовеса может, например, "залипать" в верхней точке. Наличие данной возможности регулировки позволяет настроить вес поплавка 8 в зависимости от места использования устройства, высоты и амплитуды волны и других факторов, для обеспечения быстрого подъема и опускания рычага 7 под воздействием волны, что также повышает КПД и эффективность устройства.

Принцип использования предложенного изобретения следующий.

Опора 1 устанавливается в грунт в акватории водоема.

На опору 1 устанавливается поворотная платформа 2.

Поворотная платформа 2 разворачивается под углом к направлению волны.

Поворотная платформа 2 включает вал 3, редуктор 4, электрогенератор 5, обгонные муфты 6 с рычагами 7 и поплавками 8.

Под воздействием волны, поплавки совершают вертикальное перемещение и посредством рычагов 7 передают однонаправленное вращение через обгонную муфту 6 на вал 3. Поворот вала 3 осуществляется на приливе (в стадии подъема поплавка 8 вверх). При опускании поплавка 8 вниз, воздействие на вал 3 не оказывается за счет обгонной муфты 6.

С вала 3 через редуктор 4 энергия передается на электрогенератор 5, тем самым происходит выработка энергии.

Цикл повторяется.

Пример 1

Волновая гидроэлектростанция включает опору 1, выполненную с возможностью ее установки в грунт водоема,

- поворотная платформа 2 взаимодействует с опорой 1 с возможностью ее поворота,

- на указанной поворотной платформе установлен вал 3, связанный с редуктором 4 и электрогенератором 5 отбора мощности,

- при этом вал 3 содержит обгонные муфты 6, равномерно распределенные по длине вала 3,

- каждая обгонная муфта 6 включает рычаг 7, на конце которого установлен поплавок 8, выполненный с возможностью взаимодействия с волной водоема, для его подъема/опускания.

Пример 2

Волновая гидроэлектростанция включает опору 1, выполненную с возможностью ее установки в грунт водоема,

- поворотная платформа 2 взаимодействует с опорой 1 с возможностью ее поворота посредством поворотного зубчатого круга и мотор-редуктора с приводной шестерней,

- поворотная платформа 2 взаимодействует с опорой I в автоматическом режиме, корректируя угол поворота платформы 2 в зависимости от направления волны.

- на указанной поворотной платформе установлен вал 3, связанный с редуктором 4 и электрогенератором 5 отбора мощности. Электрогенератор 5 включает генератор переменного тока и выпрямительный блок.

- при этом вал 3 содержит обгонные муфты 6, равномерно распределенные по длине вала 3,

- каждая обгонная муфта 6 включает рычаг 7, на конце которого установлен поплавок 8, выполненный с возможностью взаимодействия с волной водоема, для его подъема/опускания. Поплавок 8 выполняется с возможностью регулировки его веса посредством грузов-противовесов.

Предложенное решение обеспечивает повышение эффективности и КПД устройства с одновременной простотой конструкции.

Изобретение относится к волновой гидроэлектростанция и может быть использовано для получения электрической энергии от морских/речных волн. Волновая гидроэлектростанция включает опору, выполненную с возможностью ее установки в грунт водоема, поворотную платформу, взаимодействующую с опорой с возможностью ее поворота. На платформе установлен вал 3, связанный с редуктором 4 и электрогенератором 5 отбора мощности. Вал 3 содержит обгонные муфты, равномерно распределенные по длине вала 3. Каждая обгонная муфта включает рычаг, на конце которого установлен поплавок 8, выполненный с возможностью взаимодействия с волной водоема для его отклонения вверх-вниз. Изобретение направлено на повышение эффективности и КПД гидроэлектростанции с одновременной простотой конструкции. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Волновая гидроэлектростанция, характеризующаяся тем, что включает опору, выполненную с возможностью ее установки в грунт водоема, поворотную платформу, взаимодействующую с опорой с возможностью ее поворота, при этом

на указанной поворотной платформе установлен вал, связанный с редуктором и электрогенератором отбора мощности,

при этом вал содержит обгонные муфты, равномерно распределенные по длине вала, а каждая обгонная муфта включает рычаг, на конце которого установлен поплавок, выполненный с возможностью взаимодействия с волной водоема для его отклонения вверх-вниз.

2. Волновая гидроэлектростанция по п. 1, характеризующаяся тем, что электрогенератор включает генератор переменного тока и выпрямительный блок.

3. Волновая гидроэлектростанция по п. 1, характеризующаяся тем, что поворотная платформа взаимодействует с опорой посредством поворотного зубчатого круга и мотор-редуктора с приводной шестерней.

4. Волновая гидроэлектростанция по п. 1, характеризующаяся тем, что поворотная платформа взаимодействует с опорой в автоматическом режиме, корректируя угол поворота платформы в зависимости от направления волны.

5. Волновая гидроэлектростанция по п. 1, характеризующаяся тем, что поплавок выполняется с возможностью регулировки его веса посредством грузов-противовесов.