Гравитационная волновая электростанция Российский патент 2025 года по МПК F03B13/22 

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

Известен Источник энергии (см. патент RU №2370662, 20.10.2009 г.), содержащий электрогенератор, выполненный биротативным с внутренним и внешним роторами и гидродинамический привод с внутренним и внешним валами привода.

Недостатком этого технического решения являются дополнительные требования к магнитопроницаемости материалов для внешнего вала привода. Ступени рабочих лопаток противоположного вращения, которые связаны с ротором генератора через магнитные муфты, при превышении крутящего момента муфты и максимального угла сдвига прекращают передачу крутящего момента. Учитывая турбулентный характер движения потока воды и возникающие при этом усилия, соединения магнитными муфтами не являются надежными.

Известно также Устройство для получения электрической энергии (см. WO 2011048466, 28.04.2011 г.), содержащее цилиндрический трубчатый корпус с перегородками, установленный с возможностью вращения, рабочее колесо, передающее движение на генератор для выработки электроэнергии, состоящий из статора и ротора, опорные конструкции.

Недостатком этого Устройства является то, что для обеспечения его работы между трубчатым корпусом и рабочим колесом устанавливается множество подшипников, выход из строя и замена которых требует демонтажа всей конструкции, что приведет к остановке работы всего Устройства.

При размещении рабочего колеса внутри неподвижного трубчатого корпуса пространство между его внутренней поверхностью и краем лопастей рабочего колеса при прохождении водного потока перекрывается взвесями, находящимися в воде, что уменьшает производительность устройства и его остановку.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования электростанции, в которой увеличивается выработка электроэнергии, весовые характеристики гребня волны используются для вращения ротора электрогенератора, обеспечивается накопление потенциальной энергии от гребня волны на акватории и ее передача для выработки электроэнергии минимальным количеством передающих элементов.

Технический результат достигается тем, что в предложенном изобретении гравитационная волновая электростанция, включает в себя проходные для волн опорные конструкции на акватории с преобразователем волновой энергии, установленного в зоне волнового воздействия, имеющего цилиндрический корпус с горизонтальным валом и торцевыми заглушками, генератор для выработки электроэнергии, состоящий из статора и ротора, водосборные лотки с емкостями на опорных конструкциях в зоне волнового воздействия, направляющие лотки, соединенные шарнирно с водосборными лотками,

Согласно изобретению, диаметр торцевых заглушек больше диаметра цилиндрического корпуса, по наружной поверхности которого между торцевыми заглушками радиально установлены перегородки, имеющие изгиб в противоположную от направления вращения сторону, при этом цилиндрический корпус преобразователя выполнен вращающимся вокруг полого неподвижного вала, герметичен и погружен под уровень средней волновой линии на 1/2 своего диаметра, а на опорных конструкциях в зоне волнового воздействия на акватории установлены водосборные лотки и емкости с уклоном в сторону преобразователя с отметкой верхней кромки лотка по уровню гребня волны и с возможностью слива воды в направляющие лотки преобразователя.

Кроме того, внутренняя поверхность цилиндрического корпуса преобразователя выполнена с возможностью закрепления каркаса с установленным на нем ротором генератора, а неподвижный пустотелый вал, проходящий внутри цилиндрического корпуса, выполнен с возможностью закрепления на нем каркаса с установленным статором генератора, соединенным с потребителем силовым кабелем, проложенным внутри пустотелого неподвижного вала преобразователя.

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

Увеличенный диаметр торцевых заглушек и радиально установленные перегородки с изгибом в противоположную от направления вращения сторону создают вокруг цилиндра емкости, заполняемые водой при прохождении гребня волны и сохранение этого заполнения на одной стороне цилиндрического корпуса, при прохождении ложбины волны, что создает момент сил для его вращения, а погружение цилиндрического корпуса на 1/2 своего диаметра под уровень средней волновой линии обеспечивает максимальную площадь контакта гребня волны с емкостями цилиндрического корпуса.

Собранная в лотки и емкости вода от гребней волн на акватории и ее подача на преобразователь в промежутке прохождения ложбины волны обеспечивает равномерность его вращения и дополнительную выработку электроэнергии без воздействия гребня волны на преобразователь. Размещение каркаса с ротором на внутренней поверхности вращающегося цилиндра, а каркаса со статором на неподвижном валу преобразователя обеспечивает передачу энергии вращения непосредственно на ротор без промежуточных элементов и выработку электроэнергии статором, закрепленным неподвижно на валу преобразователя. Предложенное техническое решение поясняется чертежами, где:

- на фиг.1 изображен план расположения электростанции на акватории с водосборными лотками и емкостями,

- на фиг.2 - разрез по оси II-II,

- на фиг.3 - разрез по оси I-I, где:

1. акватория,

2. уровень средней волновой линии,

3. граница гребня волны,

4. граница впадины волны,

5. опорная конструкция,

6. грунт

7. накопительная емкость

8. водосборный лоток,

9. уклон водосборного лотка.

10. направление вращения цилиндрического корпуса преобразователя,

11. направляющий лоток,

12. цилиндрический корпус преобразователь,

13. торцевая заглушка,

14. перегородка преобразователя,

15. емкости преобразователя,

16. вал преобразователя,

17. подшипник вала,

18. каркас ротора,

19. каркас статора,

20. ротор,

21. статор,

22. уплотнитель вала,

23. силовой кабель.

Гравитационная волновая электростанция работает следующим образом. На опорных конструкциях 5 акватории 1 неподвижно закрепляется вал преобразователя 16 так, что цилиндрический корпус преобразователя 12 с торцевыми заглушками 13, емкостями преобразователя 15 погружен на 1/2 своего диаметра ниже средней волновой линии 2. По акватории 1 на опорных конструкциях 5 установлены водосборные лотки 8 и накопительные емкости 7 с уклоном в сторону цилиндрического корпуса преобразователя 12 с отметкой верхней бровки на уровне гребня волны. При прохождении гребня волны все емкости, находящиеся на уровне гребня волны, заполняются водой. Заполняются также водосборные лотки 8 и накопительные емкости 7 на акватории. При прохождении ложбины волны уровень воды понижается, оставляя заполненными емкости преобразователя 15 с развернутой входной частью к наполнению, что и создает весовую разницу и вращательный момент для цилиндрического корпуса преобразователя 12, через период волны Т воздействие волны на цилиндрический корпус преобразователя 12 повторяется. Сброс воды с накопительных емкостей 7 и водосборных лотков 8 регулируется положением направляющего лотка 11, шарнирно соединенного с водосборным лотком 8. Выходная часть направляющего лотка 11, находится на плаву и может выпускать воду только при прохождении ложбины волны. Сброс аккумулирующей воды из водосборных лотков 8 и накопительных емкостей 7 обеспечивает равномерность вращения цилиндрического корпуса преобразователя 12 совместно с ротором 20 и дополнительную выработку электроэнергии без непосредственного волнового воздействия.

Изобретение относится к возобновляемым источникам энергии. Гравитационная волновая электростанция включает проходные для волн опорные конструкции 5 на акватории с преобразователем волновой энергии, установленным в зоне волнового воздействия, имеющим цилиндрический корпус 12 с горизонтальным неподвижным полым валом 16 и торцевыми заглушками 13, генератор для выработки электроэнергии, состоящий из статора и ротора 20, водосборные лотки с емкостями на конструкциях 5 в зоне волнового воздействия, направляющие лотки, соединенные шарнирно с водосборными лотками. Диаметр заглушек 13 выполнен больше диаметра корпуса 12, по наружной поверхности которого между заглушками 13 радиально установлены перегородки 14, имеющие изгиб в противоположную от направления вращения сторону. Корпус 12 выполнен вращающимся вокруг вала 16. Корпус 12 герметичен и погружен под уровень средней волновой линии на 1/2 своего диаметра. На конструкциях 5 в зоне волнового воздействия на акватории установлены водосборные лотки и емкости с уклоном в сторону преобразователя с отметкой верхней кромки лотка по уровню гребня волны 3 и с возможностью слива воды в направляющие лотки преобразователя. Изобретение направлено на увеличение выработки электроэнергии. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Гравитационная волновая электростанция, включающая проходные для волн опорные конструкции на акватории с преобразователем волновой энергии, установленным в зоне волнового воздействия, имеющим цилиндрический корпус с горизонтальным валом и торцевыми заглушками, генератор для выработки электроэнергии, состоящий из статора и ротора, водосборные лотки с емкостями на опорных конструкциях в зоне волнового воздействия, направляющие лотки, соединенные шарнирно с водосборными лотками, отличающаяся тем, что диаметр торцевых заглушек больше диаметра цилиндрического корпуса, по наружной поверхности которого между торцевыми заглушками радиально установлены перегородки, имеющие изгиб в противоположную от направления вращения сторону, при этом цилиндрический корпус преобразователя выполнен вращающимся вокруг полого неподвижного горизонтального вала, герметичным и погружен под уровень средней волновой линии на 1/2 своего диаметра, а на опорных конструкциях в зоне волнового воздействия на акватории установлены водосборные лотки и емкости с уклоном в сторону преобразователя с отметкой верхней кромки лотка по уровню гребня волны и с возможностью слива воды в направляющие лотки преобразователя.

2. Электростанция по п. 1, отличающаяся тем, что внутренняя поверхность цилиндрического корпуса преобразователя выполнена с возможностью закрепления каркаса с установленным на нем ротором генератора, а неподвижный пустотелый вал, проходящий внутри цилиндрического корпуса, выполнен с возможностью закрепления на нем каркаса с установленным статором генератора, соединенным с потребителем силовым кабелем, проложенным внутри пустотелого неподвижного вала преобразователя.