Волновая электростанция

Полезная модель направлена на повышение эффективности работы волновой электростанции. Указанный технический результат достигается тем, что волновая электростанция содержит купол с открытой верхней частью и с открытой нижней частью, частично погруженный в воду, и прикрепленную к верхней части купола воздушную турбину. В волновой электростанции дополнительно установлен поплавок в виде вертикально плавающей трубы, соединенный в верхней части с куполом, а нижняя его часть перпендикулярно и жестко скреплена с плитой, обладающей большим гидродинамическим сопротивлением, и погруженной на глубину не менее половины длины расчетной волны.

Полезная модель относится к области устройства волновых генераторов в энергетике, а именно к установкам, способным преобразовывать энергию волн морей и океанов в электрическую.

Известна волноэнергетическая установка с пневматическими преобразователями «Каймей» (или система профессора Иошио Масуды), в создании которой принимали участие США, Канада и Великобритания. Данная установка выполнена на барже длиной около 80 м, шириной 12 м, в днище которой имеются отверстия для прохода волн в воздушные камеры. Причем на одну воздушную турбину работают две смежные камеры снабженные двумя клапанами, которые обеспечивают движение воздуха через турбину в одном направлении (Вершинский Н.В., Энергия океана. - М.: Наука, 1986, С.85-87).

Данная волноэнергетическая установка имеет ряд недостатков: баржа качается вместе с волнами, что снижает амплитуду колебаний воды в смежных камерах, наличие клапанов также снижает КПД установки и ее надежность, требуется точная ориентация баржи относительно фронта волны и натурные испытания установки показали ее низкую эффективность.

Известна волновая электростанция, состоящая из купола с открытой верхней частью и с открытой нижней частью, частично погруженного в воду. К нижней части купола посредством стержней прикреплена балластная емкость сферической формы, заполненная водой. В открытой верхней части купола установлена воздушная турбина пропеллерного типа с лопастями симметричного профиля с нулевым углом атаки и вращаемая потоком воздуха переменного направления, возникающим за счет вытеснения и засасывания воздуха при прохождении гребней и ложбин волн. При раскручивании в потоке воздуха лопасти такой турбины продолжают вращение независимо от направления движения воздуха (Вершинский Н.В., Энергия океана. - М.: Наука, 1986, С.83, 84).

По числу сходных признаков и достигаемому результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемого изобретения.

К недостаткам данной волновой электростанции относятся колебания всей конструкции в поверхностном слое воды с некоторой собственной частотой, зависящей от параметров установки, что в широком диапазоне частот колебаний морской поверхности снижает амплитуду колебаний поверхности воды в куполе установки, а также после перерыва в работе пневматической турбины, например, в штиль требуется специальное устройство для ее раскрутки.

Технической задачей предлагаемой полезной модели является повышение эффективности работы волновой электростанции.

Для достижения указанного технического результата в волновой электростанции, содержащей купол с открытой верхней частью и с открытой нижней частью, который частично погружен в воду, прикрепленную к верхней части купола воздушную турбину, дополнительно установлен поплавок в виде вертикально плавающей трубы, соединенный в верхней части с куполом, а нижняя его часть перпендикулярно и жестко скреплена с плитой, обладающей большим гидродинамическим сопротивлением, и погруженной на глубину не менее половины длины расчетной волны.

Отличительным признаком предлагаемой волновой электростанции от указанной выше известной является наличие плиты жестко связанной с трубчатым поплавком и обладающей большим гидродинамическим сопротивлением и погруженной на глубину не менее половины длины расчетной волны, где практически отсутствует движение воды, вызванное волнением.

Благодаря наличию этого признака при работе волновой электростанции отсутствует вертикальное смещение поплавка относительно уровня спокойного моря, что позволяет использовать максимальную амплитуду колебания уровня воды, т.е. повышается эффективность установки.

Предлагаемая волновая электростанция иллюстрируется чертежом, на котором показана схема установки в вертикальном разрезе.

Волновая электростанция содержит поплавок 1 в виде вертикально плавающей трубы, к верхней части которого коаксиально его оси прикреплен купол 2 с открытой верхней частью соединенной с корпусом 3 ортогональной воздушной турбины 4 с генератором, поплавок 1 нижней своей частью перпендикулярно и жестко закреплен в плите 5. Якорные канаты 6, расположенные под углом в 120° фиксируют установку в требуемом положении, что исключает скручивание и обрыв электрического кабеля. Нижняя открытая часть купола 2 заглублена под уровень ложбины 7 расчетной волны, а верхняя открытая его часть, расположена выше гребня 8 расчетной волны.

Работа волновой электростанции осуществляется следующим образом. При прохождении гребня 8 расчетной волны уровень воды между куполом 2 и поплавком 1 поднимается и выталкивает воздух через ортогональную воздушную турбину 4. Затем при опускании уровня воды воздух засасывается через турбину 4. Причем работа ортогональной воздушной турбины 4 независима от направления движения воздуха и начало ее работы может осуществляться автоматически после остановки турбины 4 при превышении скорости потока некоторой пороговой величины. Предлагаемая волновая электростанция может работать при любом направлении распространения волн. Плита 5 перпендикулярно и жестко закрепленная в нижней части поплавка 1, обладая большим гидродинамическим сопротивлением, позволяет снизить вертикальные колебания установки до любого технически и экономически обоснованного уровня.

Наличие якорных канатов 6, расположенных под углом в 120° фиксирует данную установку в требуемом положении. Корпус 3 ортогональной воздушной турбины 4 целесообразно располагать на большой высоте для снижения риска повреждения при шторме исключительной силы.

Применение предлагаемой волновой электростанции особенно эффективно для электроснабжения островов расположенных в океане.

Волновая электростанция, содержащая купол с открытой верхней частью и с открытой нижней частью, который частично погружен в воду, и прикрепленную к верхней части купола воздушную турбину, отличающаяся тем, что дополнительно установлен поплавок в виде вертикально плавающей трубы, соединенный в верхней части с куполом, а нижняя его часть перпендикулярно и жестко скреплена с плитой, обладающей большим гидродинамическим сопротивлением и погруженной на глубину не менее половины длины расчетной волны.