Волновая электростанция с маятниковым электрогенератором Российский патент 2023 года по МПК F03B13/18 

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к волновым энергетическим установкам, преобразующим энергию движения морских волн в электрическую энергию.

Известна система преобразования механической энергии волнового движения водоема в электрическую энергию (патент США № 4260901) (аналог), состоящая из неподвижной рамки, поплавкового элемента, установленного с возможностью вертикального перемещения вслед за вертикальной составляющей волнового движения. Движение поплавкового элемента передается электрическому генерирующему устройству, которое включает в себя устройство для создания электромагнитного потока и электрические катушки. Движение поплавкового элемента вызывает относительное движение между устройством, создающим поток, и электрическими катушками, тем самым создавая электродвижущую силу.

Недостатком данного устройства является сложность конструкции, включающая рычажную систему и устройство регулировки положения системы относительно уровня водной поверхности.

Известна волновая электростанция (патент РФ № 49135) (прототип) содержащая плавучий корпус, механический преобразователь энергии морских волн, включающий маятник и электрогенератор. При этом плавучий корпус выполнен в виде корпуса судна с опорной мачтой. Маятник выполнен в виде дискового или шарообразного груза с возможностью возвратно-поступательного перемещения его поперек корпуса судна в направляющем элементе, закрепленном неподвижно на палубе судна. На оси маятника установлены, ориентированные поперек корпуса судна, два зубчатых сектора (правого и левого вращения), каждый из которых введен в зацепление с соответствующим зубчатым колесом, установленным на палубе судна. Электростанция содержит зубчатые механизмы, преобразующие колебательные движения маятника во вращательное движение вала электрогенератора.

Недостатком данной волновой электростанции являются большие габариты, сложность конструкции и необходимость трудоемкого обслуживания зубчатых зацеплений (смазка, регулировка зубчатых зацеплений и т.п.)

Задачей предполагаемого изобретения является создание волновой электростанции, способной преобразовывать энергию волн водной поверхности в электрическую энергию и при этом отличающейся простотой конструкции.

Техническим результатом использования предлагаемой волновой электростанции является упрощение конструкции, позволяющее исключить необходимость применения сложных механизмов преобразования движения с целью вырабатывания электроэнергии.

Технический результат достигается волновой электростанцией с маятниковым электрогенератором (далее - волновая электростанция), состоящей из герметичного корпуса-поплавка, в нижней части которого жестко установлен рым, к которому прикреплена якорная цепь, удерживающая герметичный корпус-поплавок на заданном месте. При этом внутри полости корпуса-поплавка в верхней части установлен кронштейн, на котором посредством подшипника установлен маятник. На нижнем конце маятника жестко закреплен соленоид, имеющий отверстие для сердечника дугообразной формы, который установлен внутри соленоида с зазором. Маятник установлен с возможностью поворота относительно кронштейна и смещения соленоида относительно сердечника, концы которого жестко закреплены по боковым стенкам изнутри герметичного корпуса-поплавка вместе с пружинами, служащими для предотвращения ударов соленоида о боковые стенки. Для обеспечения постоянного зазора между соленоидом и сердечником при качании маятника радиус кривизны оси сердечника выполнен равным радиусу траектории движения центра отверстия соленоида при качании маятника. Для передачи вырабатываемой электроэнергии от соленоида к потребителю предусмотрен провод, проходящий в полости маятника через кронштейн и стенки герметичного корпуса-поплавка в его нижнюю часть, а затем наружу вдоль цепи.

На фиг. 1 изображена волновая электростанция при отсутствии волны (нейтральное положение). На фиг. 2 изображена волновая электростанция при набегании волны (режим вырабатывания электроэнергии).

Волновая электростанция состоит из герметичного корпуса-поплавка 1, в нижней части которого жестко установлен рым 2, к которому прикреплена якорная цепь 3, удерживающая герметичный корпус-поплавок на заданном месте. При этом внутри полости герметичного корпуса-поплавка 1 в верхней части установлен кронштейн 4, на котором посредством подшипника 5 установлен маятник 6. На нижнем конце маятника жестко закреплен соленоид 7, имеющий отверстие 8 для сердечника 9 дугообразной формы, который установлен внутри соленоида 7 с зазором. Маятник 6 установлен с возможностью поворота относительно кронштейна 4 и смещения соленоида 7 относительно сердечника 9, концы которого жестко закреплены по боковым стенкам изнутри герметичного корпуса-поплавка 1 вместе с пружинами 10, служащими для предотвращения ударов соленоида 7 о боковые стенки. Для обеспечения постоянного зазора между соленоидом 7 и сердечником 9 при качании маятника радиус кривизны оси сердечника 9 выполнен равным радиусу траектории движения центра отверстия 8 соленоида 7 при качании маятника 6. Для передачи вырабатываемой электроэнергии от соленоида 7 к потребителю предусмотрен провод 11, проходящий в полости маятника 6 через кронштейн 4 и стенки герметичного корпуса-поплавка 1 в его нижнюю часть, а затем наружу вдоль цепи 3.

Волновая электростанция работает следующим образом.

При отсутствии волны (фиг. 1) электростанция находится в нейтральном положении: герметичный корпус-поплавок 1 неподвижен, маятник 6 с соленоидом 7 под действием силы тяжести находятся в нижнем вертикальном положении и также неподвижны.

При набегании волны (фиг. 2) она поднимает одну сторону герметичного корпуса-поплавка 1, поворачивая его относительно вертикали на некоторый угол. Под действием силы тяжести соленоид 7 с маятником 6 стремятся сохранить вертикальное положение, маятник 6 поворачивается относительно кронштейна 4, смещая соленоид 7 относительно сердечника 9.

При сбегании волны герметичный корпус-поплавок 1 поворачивается в другую сторону, заставляя маятник 6 с соленоидом 7 также поворачиваться относительно кронштейна 4 в противоположном направлении.

Колебательное движение маятника 6 вызывает периодическое движение соленоида 7 относительно сердечника 9, что изменяет магнитное поле, проходящее через катушки соленоида 7, благодаря чему в них появляется ЭДС, которая передается по проводу 11 в центральную сеть для преобразования.

Таким образом, волновая электростанция использует движение волн водной поверхности для вырабатывания электроэнергии с последующей её передачей потребителю.

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к волновым энергетическим установкам, преобразующим энергию движения морских волн в электрическую энергию. Волновая электростанция состоит из герметичного корпуса-поплавка 1, в нижней части которого жестко установлен рым 2 с якорной цепью 3. Внутри полости корпуса-поплавка 1 в верхней части установлен кронштейн 4, на котором посредством подшипника 5 установлен маятник 6. На нижнем конце маятника 6 жестко закреплен соленоид 7, имеющий отверстие 8 для дугообразного сердечника 9, установленного внутри соленоида 7 с зазором. Маятник 6 установлен с возможностью поворота относительно кронштейна 4 и смещения соленоида 7 относительно сердечника 9, концы которого жестко закреплены по боковым стенкам изнутри корпуса-поплавка 1 вместе с пружинами 10, служащими для предотвращения ударов соленоида 7 о боковые стенки. Радиус кривизны оси сердечника 9 выполнен равным радиусу траектории движения центра отверстия 8 соленоида 7 при качании маятника 6. Предусмотрен провод 11, проходящий в полости маятника 6 через кронштейн 4, стенки корпуса-поплавка 1 в его нижнюю часть и наружу вдоль цепи 3. Изобретение направлено на упрощение конструкции. 2 ил.

Волновая электростанция с маятниковым электрогенератором, состоящая из герметичного корпуса-поплавка, в нижней части которого жестко установлен рым, к которому прикреплена якорная цепь, удерживающая герметичный корпус-поплавок на заданном месте, отличающаяся тем, что внутри полости корпуса-поплавка в верхней части установлен кронштейн, на котором посредством подшипника установлен маятник, на нижнем конце маятника жестко закреплен соленоид, имеющий отверстие для сердечника дугообразной формы, который установлен внутри соленоида с зазором, при этом маятник установлен с возможностью поворота относительно кронштейна и смещения соленоида относительно сердечника, концы которого жестко закреплены по боковым стенкам изнутри герметичного корпуса-поплавка вместе с пружинами, служащими для предотвращения ударов соленоида о боковые стенки, для обеспечения постоянного зазора между соленоидом и сердечником при качании маятника радиус кривизны оси сердечника выполнен равным радиусу траектории движения центра отверстия соленоида при качании маятника, а для передачи вырабатываемой электроэнергии от соленоида к потребителю предусмотрен провод, проходящий в полости маятника через кронштейн, стенки герметичного корпуса-поплавка в его нижнюю часть и наружу вдоль цепи.