Волновая энергетическая установка Советский патент 1992 года по МПК F03B13/18 

Изобретение относится к области энергетики на возобновляемых ресурсах, а именно к преобразователям морского волнения в другие виды энергии

Цель изобретения - повысить надежность работы установки.

На фиг. 1 схематично изображена волновая энергетическая установка, продольный разрез по оси: на фиг 2 - функциональная схема.

Установка содержит заякоренный поплавок 1, выполненный в виде вертикально расположенного элемента удлиненной фор- мн и преимущественно с постоянной площадью поперечного сечения, на внешней поверхности которого установлен статор линейного магнитоэлектрического генератора, включающий симметрично расположенные магнитопроводы с катушками 3. Поплавок 1 удерживается в толще воды на

заданном расстоянии от поверхности якорным тросом 4. На поплавке 1 с возможностьювозвратно-поступательногоперемещения между упорами 5 установлен кольцевой понтон 6, имеющий жесткую оболочку 7 со внутренней полостью 8, отделенной от водной среды эластичной мембраной 9, защищенной сетчатым элементом 10. На внутренней поверхности понтона 6 симметрично магнитопроводам 2 установлены маг- нитопроводы 11 с полюсными наконечниками из постоянных магнитов 12, образующие якорь магнитоэлектрическою генератора. В нижней части понтона размещена балластная камера 13, а в верхней - зарядный штуцер 14 с обратным клапаном связанный с полостью 8.

в торцах ограничительных упоров 5,обра щенных к понтону 6, установлены магнито- управляемые контакты 15, через

х4 СО

ы

герметичные выводы электрически связанные с блоком управления 16 системы контроля плавучести понтона, оснащенным реле времени и подающим электропитание от аккумулятора 17 через кабель 18 с герметичными вводами 19 и 20 на установленный внутри жесткой оболочки понтона приводной механизм 21, связанный с поршнем 22 поршневого цилиндра 23, подпоршневал полость которого сообщена с водной средой через отверстие 24,

На поверхностях понтона б, обращенных к упорам 5, установлены регулируемые наконечники 25 с постоянными магнитами 26, ориентированными по магнитоуправлл- емым контактам 15 с помощью направляющих, имеющихся на внешней поверхности поплавка 1 и внутренней поверхности понтона 6. Во внутренней полости поплавка 1 кроме блока управления 16 и аккумулятора 17 установлены выпрямитель 27 и пороговый электронный ключ 28. Кабелем 29 аккумулятор 17 связан с внешним потребителем энергии.:

Волновая энергетическая установка работает следующим образом.

Перед погружением установки под соду производится зарядка аккумулятора 17, понтон 6 фиксируется на поплавке 1 в среднем положении между упорами 5, через штуцер 14 во внутреннюю полость 8 понтона закачивается воздух или другой газ до избыточного давления, соответствующего расчетному гидростатическому давлению в среде на глубине постановки, отсчитываемой от у ровня спокойной поверхности водоема. Целостность мембраны 9 при этом гарантируется сетчатым элементом 10. Глубина постановки задается длиной якорного троса 4.

Подготовленная таким образом установка подключается к потребителю электроэнергии и заякоривается в заданном районе водоема. При этом, если глубина постановки выбрана правильно, то установка при наличии поверхностного волнения сразу же включается в работу в режиме выработки энергии после снятия стопоров понтона 6. Рабочий цикл осуществляется следующим образ ом. При прохождении над установкой гребня волны под действием повышения давления в среде мембрана 9 прогибается внутрь полости 8 понтона, объем полости уменьшается, снижается величина действующей на понтон силы Архимеда, и он начинает опускаться вниз, перемещая постоянные магниты 12 относительно катушек 3, на которых возникает электрическое напряжение, поступающее на вход выпрямителя 27. Если выпрямленное напряжение

превышает некоторый заданный порог, то срабатывает электронный ключ 28, напряжение подается на аккумулятор 17 и кабель 29. В случае необходимости в схеме зарядки

аккумулятора 17 может быть предусмотрено специальное зарядное устройство, переключающее аккумулятор либо на зарядку, либо на потребителя. При остановке понтона на нижнем упоре 5 происходит выклгаче0 ние порогового электронного ключа 28 и размыкание цепи нагрузки электрогенератора,

После изменения фазы поверхностной волны на противоположную (впадина) и до5 стижения в среде давления, при котором действующая на понтон выталкивающая сила становится больше силы тяжести, понтон начинает всплывать. При этом, после достижения требуемого порога напряжения на

0 выходе выпрямителя вновь срабатывает электронный ключ 28, замыкая цепь нагрузки генератора. Понтон поднимается до контакта с верхним упором, после чего цикл работы повторяется.

5Каждый раз при достижении понтоном

б одного из упоров, расстояние до которых регулируется изменением длины наконечников 25 заранее, магниты 26 приводят в действие магнитоуправляемые контакты 15,

0 запускающие реле времени блока управления 16. Если под действием волнового изменения давления начнется новый цикл движения понтона 6, то контакт 15 разомкнется, и произойдет сброс реле времени

5 в исходное состояние. Если же произойдет зависание понтона у одного из упоров, то после обработки заданного промежутка времени, значительно (например, в 1000 раз) превосходящего величину характерно0 го периода волнения, реле времени выработает сигнал на включение реверсивного пускателя привода поршня 21. Перемещение поршня 22 в поршневом цилиндре 23 вызовет изменение плавучебти понтона, и

5 он вновь станет чувствителен к изменению давления в среде.

Формула изобретения Волновая энергетическая установка, содержащая заякоренный поплавок, выполнен0 ный в виде вертикально расположенного элемента удлиненной формы и преимущественно с постоянной площадью поперечного сечения, установленный с возможностью возвратно-поступательного перемещения коль5 цевой понтон с эластичной надувной камерой, охватывающей поплавок, и подключенный к потребителю линейный магнитоэлектрический генератор, рабочие элементы которого размещены на внешней поверхности поплавка и на внутренней понтона, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы, установка размещена под уровнем воды и снабжена пороговым электронным ключом и блоком управления с реле времени, понтон -балластный камерой, поршневым цилиндром, приводным механизмом, связанным со штоком поршня, и двумя магнитами, прикрепленными к палубе понтона и его днищу, а поплавок - двумя закрепленными в верхней и нижней частях ограничительными выступами с магнитоуправляемыми контактами, установленными с возможностью взаимодействия при работе с магнитами

понтона, при этом подпоршневая полость цилиндра сообщена с водоемом, упомянутые контакты, блок управления и приводной механизм соответственно электрически связаны между собой, а электронный ключ

установлен в цепи потребителя.

Использование: гидроэнергетика, преобразование энергии волн в электрическую энергию. Сущность изобретения: установка размещена под уровнем воды и содержит заякоренный поплавок с ограничительными выступами и охватывающий его понтон с эластичной надувной камерой, поршневым цилиндром и приводным механизмом, при этом преобразователь выполнен в виде линейного магнитоэлектрического генератора, рабочие элементы которого размещены на внешней поверхности поплавка и внутренней понтона. При волнении автоматически изменяется плавучесть понтона и он перемещается вдоль поплавка, при этом происходит выработка электрической энергии. В случае длительной задержки понтона у одного из упоров поплавка с помощью перемещения поршня в цилиндре принудительно изменяется плавучесть понтона и он возвращается в рабочее положение. 2 ил. сл с

Фиг. I.

L-effiSa

И

II

1Г

л

12

воздействие ыагнитнш полек механическое воздействие

электрические .соединения Фиг. 2.

К потребителя

J

21

22

J