ВОЛНОВАЯ ЭНЕРГОУСТАНОВКА Российский патент 2024 года по МПК F03B13/18 

Изобретение относится к использованию возобновляемых источников энергии ветровых волн для выработки электроэнергии.

Известен модуль гравитационно-волновой энергоустановки для преобразования энергии ветровых волн, имеющий два первичных вала отбора мощности, установленных параллельно друг другу, с муфтами одностороннего вращения и двуплечими рычагами, соединенные друг с другом натяжными тросами и с рабочими грузами, расположенными в зоне волнового воздействия (см. патент №189283 RU, 26.03.2018 г.).

Недостатком этого устройства является неполное использование энергии волны, т.к. рабочим телом, расположенного центром своего объема на уровне спокойной воды, используется только половина высоты волны, два первичных вала отбора мощности устройство имеют поперечный ведомый вал и вал отбора мощности потребителя. Все четыре вала соединены друг с другом зубчатыми передачами, что делает передачу энергии потребителю сложной и энергозатратной.

Известен многорядный береговой преобразователь энергии ветровых волн, включающий в себя установленные параллельно друг другу валы отбора мощности с муфтами одностороннего вращения и двуплечие рычаги на каждом валу, соединенные друг с другом натяжными тросами, имеющие тяги с рабочими грузами, расположенными на акватории в зоне волнового воздействия под и над уровнем спокойной воды (см. патент №149465 UA, 18.02.2020 г.).

Недостатком этого устройства является потеря энергии при передаче вращательных моментов на ведомый вал из-за разности в скорости вращения валов отбора мощности, а также сложность регулирования длины натяжных тросов при наличии упругих и остаточных деформаций.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования волновой энергоустановки, в которой каждый вал отбора мощности работает автономно и не связан с работой других валов, упрощена система передачи усилий от вала отбора мощности к потребителю, регулируется усилие в натяжных тросах, увеличивается усилие, передаваемое на вал отбора мощности от рабочего тела.

Технический результат достигается тем, что в предложенном изобретении волновая энергоустановка, включающая в себя проходимую для волн опорную конструкцию с рабочей площадкой выше уровня волнового воздействия, расположенные на ней валы отбора мощности с муфтами одностороннего вращения соединены с рабочими грузами, расположенными в зоне волнового воздействия над и под уровнем спокойной воды, Согласно изобретению, каждый вал отбора мощности расположен между двумя рядами шарнирно закрепленных на опорных подушках двуплечих рычагов и соединен с ними натяжными тросами, имеющими тяги с рабочим грузом при этом рабочие грузы, установленные над уровнем спокойной воды и уравновешенные противовесом при прогибе натяжного троса выполнены с положительной плавучестью.

Кроме того, каждый вал отбора мощности выполнен из соединенных между собой сборных секций и подсоединен к электрогенератору

Кроме того, противовес выполнен с возможностью его перемещения и фиксации по горизонтальному плечу двуплечего рычага.

Между совокупностью отличительных признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом существует следующая система причинно-следственных связей.

Установка каждого вала отбора мощности между двумя шарнирно закрепленными на опорных подушках двуплечих рычагов, позволяет осуществить прием усилий рабочих грузов на один вал с двух сторон без взаимодействия с другими валами, что обеспечивает автономность его работы, а выполнение вала отбора мощности из сборных секций и соединение его с электрогенератором позволяет исключить вал отбора мощности потребителя, и обеспечивает сборку и регулировку длины вала в зависимости от мощности и оптимального режима работы подсоединенного электрогенератора.

Перемещение противовеса по горизонтальному плечу рычага и возможность его закрепления позволяет менять провис натяжного троса, чем регулируются усилия, передаваемые на вал отбора мощности от рабочего груза.

Положительная плавучесть рабочего груза, расположенного над уровнем спокойной воды создает минимальный момент сил при его контакте с водой, что обеспечивает создание противовесом максимальной разницы моментов, передаваемого на вал отбора мощности.

Предложенное техническое решение поясняется чертежами, где:

На фиг. 1 показан план волновой энергоустановки;

На фиг. 2 - разрез I-I, где:

1 - Акватория,

2 - грунт,

3 - опорные конструкции,

4 - двуплечие рычаги,

5 - уровень спокойной воды,

6 - верхняя граница гребня волны,

7 - нижняя граница впадины волны,

8 - опорная подушка вала отбора мощности,

9 - вал отбора мощности,

10 - рычаг рабочего груза,

11 - рычаг противовеса,

12 - противовес,

13 - ограничитель движения противовеса,

14 - рабочая площадка волновой энергоустановки,

15 - шарнир двуплечего рычага,

16 - опорная подушка двуплечего рычага,

17 - натяжной трос,

18 - тяга рабочего груза,

19 - рабочий груз,

19* - рабочий груз с положительной плавучестью,

20 - соединительные фланцы вала отбора мощности,

21 - муфта одностороннего вращения,

22 - редуктор,

23 - электрогенератор,

24 - система преобразователей электроэнергии,

25 - электрическая подстанция.

Волновая энергоустановка работает следующим образом.

Рабочая площадка волновой энергоустановки 14 устанавливается на опорных конструкциях 3 в виде опорных стоек над акваторией 1 таким образом, чтобы волны свободно проходили под рабочей площадкой 14.

Валы отбора мощности 9 установлены на рабочей площадке 14, соединяются с рядами двуплечих рычагов 4, расположенных по обе стороны вала отбора мощности 9 натяжным тросом 17, по центру которого закреплена тяга 18 с рабочими грузами 19 и 19*.

Рабочий груз с положительной плавучестью 19* устанавливается над уровнем спокойной воды 5 и уравновешивается противовесом 12 при прогибе натяжного троса 17 и работает только при прохождении гребня волны 6. Находясь в водной среде при прохождении гребня волны 6, рабочий груз максимально уменьшает свои весовые параметры, что обеспечивает максимальный вращающий момент при опускании рычага противовеса 11, который через муфту одностороннего вращения 21 передается на вал отбора мощности 9.

Рабочий груз 19 устанавливается ниже уровня спокойной воды 5 и уравновешивается противовесом 12 при горизонтальном положении натяжного троса 17 и работает только при прохождении впадины волны 7. При прохождении впадины волны 7, находящийся в воздушной среде рабочий груз 19 увеличивает свой вес, образуя вращательный момент, который через муфту одностороннего вращения передается на вал отбора мощности 9.

Вращение вала 9 через редуктор 22 передается электрогенератору 23, который вырабатывает электроэнергию и через систему преобразователей электроэнергии 24 передается на электрическую подстанцию 25 для потребителя.

На одной рабочей площадке волновой энергоустановки одновременно размещены несколько валов отбора мощности, работающих независимо друг от друга, а также резервные валы отбора мощности, используемые при пиковых нагрузках и имеющие различные характеристики по размеру и мощности вала.

Изобретение относится к волновой энергоустановке для выработки электроэнергии. Энергоустановка включает в себя проходную для волн опорную конструкцию 3 с рабочей площадкой 14 выше уровня волнового воздействия, расположенные на ней валы 9 отбора мощности с муфтами 21 одностороннего вращения соединены с рабочими грузами 19* и 19, расположенными соответственно в зоне волнового воздействия над и под уровнем спокойной воды. Каждый вал 9 расположен между двумя рядами шарнирно закрепленных на опорных подушках 16 двуплечих рычагов 4 и соединен с ними натяжными тросами 17, имеющими тяги 18 с грузами 19* и 19. Грузы 19*, установленные над уровнем спокойной воды и уравновешенные противовесом 12 при прогибе натяжного троса 17, выполнены с положительной плавучестью. Изобретение направлено на упрощение системы передачи усилий от вала отбора мощности к потребителю. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Волновая энергоустановка для выработки электроэнергии, включающая в себя проходную для волн опорную конструкцию с рабочей площадкой выше уровня волнового воздействия, расположенные на ней валы отбора мощности с муфтами одностороннего вращения соединены с рабочими грузами, расположенными в зоне волнового воздействия над и под уровнем спокойной воды, отличающаяся тем, что каждый вал отбора мощности расположен между двумя рядами шарнирно закрепленных на опорных подушках двуплечих рычагов и соединен с ними натяжными тросами, имеющими тяги с рабочими грузами, при этом рабочие грузы, установленные над уровнем спокойной воды и уравновешенные противовесом при прогибе натяжного троса, выполнены с положительной плавучестью.

2. Волновая энергоустановка для выработки электроэнергии по п. 1, отличающаяся тем, что каждый вал отбора мощности выполнен из соединенных между собой сборных секций и подсоединен к электрогенератору.

3. Волновая энергоустановка для выработки электроэнергии по п. 1, отличающаяся тем, что противовес выполнен с возможностью его перемещения и фиксации по горизонтальному плечу двуплечего рычага.