Волновой преобразователь
Полезная модель относится к гидроэнергетике, в частности к устройствам получения электроэнергии от волн открытых водоемов. Достигаемый результат - повышение надежности работы при преобразовании энергии волн, при снижении конструктивной сложности позволяет повысить технологичность монтажа и эксплуатации установки, характеризуется компактностью транспортировки и удобством расположения в прибрежной зоне. Результат достигается тем, что в волновом преобразователе включающем поплавок, закрепленный на штанге, подвижно установленной на опоре и связанной с поршневым блоком, сообщающимся трубопроводом с преобразующим механизмом, генератор электрического тока, согласно решению штанга свободным концом закреплена за шток поршня поршневого блока с возможностью инициирования возвратно-поступательного движения поршня в цилиндре поршневого блока, установленного на шарнирной опоре, а преобразующий механизм закреплен на берегу водоема и выполнен в виде гидроцилиндра с поршнем, снабженным рейкой вращения вала генератора тока, при этом поплавок снабжен передней фронтальной стенкой с углом наклона к вертикали 30-45°, рейка, контактирующая с валом вращения генератора тока выполнена откидной с пилообразными зубьями, а вал вращения генератора тока снабжен маховиком. /3 доп.п. ф-лы, 4 илл./
Полезная модель относится к гидроэнергетике, в частности к устройствам получения электроэнергии от волн открытых водоемов.
Известна волновая энергетическая установка, содержащая вертикальную, укрепленную на дне опору, качающуюся штангу, установленную на опоре с возможностью вращения вокруг оси опоры, поплавок, закрепленный на одном из концов качающейся штанги, причем, поплавок имеет впускное снизу и выпускное сверху отверстия, снабженные управляемыми дистанционно клапанами, и электрогенератор, расположенный на берегу и связанный с гидротурбиной, соединенной с аккумулятором гидропотенциальной энергии, вертикальная, укрепленная на дне опора, имеет длину такую, что верхний ее конец находится под водой при любой возможной силе волнения, датчик силы волнения, связанный с управляемыми дистанционно клапанами, поплавок подключен к пневмомагистрали, соединенной с источником давления, качающаяся штанга механически соединена с насосом, который соединен трубопроводом с аккумулятором гидропотенциальной энергии на берегу, аккумулятор гидропотенциальной энергии выполнен в виде водонапорной башни, при этом аккумулятор гидропотенциальной энергии выполнен в виде гидро-пневмоаккумулятора, гидротурбина, насос и аккумулятор гидропотенциальной энергии объединены в замкнутый контур, а датчик силы волнения выполнен в виде датчика гидростатического давления расположенного на качающейся штанге вблизи узла крепления штанги на опоре. /RU Патент 57840, 2006 г/.
Известная волновая энергетическая установка не достаточно технологична и безопасна в эксплуатации, не способна в полной мере использовать динамическую ударную составляющую прибойных волн, не достаточно технологична при монтаже.
Известна волновая электростанция, содержащая плавающие секции, шарнирно скрепленные между собой, при этом на передних плавающих секциях в носовой части шарнирно установлены поворотные от набегающих волн затворы с противовесами, обеспечивающими их обратный ход, разделенные друг от друга перегородками, при этом каждый затвор шарнирно скреплен с шатунами, которые шарнирно соединены со штоками, выполненными на их противоположных сторонах в виде реек с ведущими шестернями на осях, передающими вращение через обгонную муфту на редуктор и генератор, каждая секция имеет шарнирно укрепленные шатуны, снабженные на одном конце ползунами, скользящими в направляющих, укрепленных на борту противоположной секции, другие концы шатунов шарнирно скреплены с осью, жестко установленной на борту другой секции параллельно первой, а плавающие секции снабжены спускаемыми в воду поворотными щитами. /RU Патент 2152535, 2000 г/.
Известная волновая электростанция излишне конструктивно сложна и не достаточно надежна в эксплуатации, ограничено применима на малых глубинах, не способна в полной мере использовать динамическую ударную составляющую волн, не достаточно технологична при монтаже.
Наиболее близким является волновой преобразователь, содержащий два понтона, связывающие их коромысла, штанги с килем и поршневые насосы, шарнирно закрепленные к узлам устройства, понтоны выполнены в виде сегментов с высотой, равной половине радиуса образующей, обладают 200%-ным запасом плавучести и имеют оси качения, расположенные по середине нижней плоскости понтона, а сами понтоны расставлены друг от друга на величину 1/2 длины оптимальной волны, свойственной для данной акватории, при этом имеется киль, составленный из двух параллельных тавровых балок, установленных соответственно на глубинах 1/3 и 2/3 величины максимальной длины волны, причем каждая балка обладает упорной поверхностью не менее площади миделя понтона. /RU Патент 2113613, 1998 г/.
Известный волновой преобразователь ограниченно применим на малых глубинах, не способен в полной мере использовать динамическую ударную составляющую волн, не достаточно надежен при значительной величине волн.
Задачей полезной модели является повышение надежности устройства для преобразования энергии волн, повышение технологичности монтажа и эксплуатации устройства, снижение конструктивной сложности, обеспечение компактности транспортировки и расположения в прибрежной зоне.
Задача решается тем, что в волновом преобразователе, включающем поплавок, закрепленный на штанге, подвижно установленной на опоре и связанной с поршневым блоком, сообщающимся трубопроводом с преобразующим механизмом, генератор электрического тока, согласно решению штанга свободным концом закреплена за шток поршня поршневого блока с возможностью инициирования возвратно-поступательного движения поршня в цилиндре поршневого блока, установленного на шарнирной опоре, а преобразующий механизм закреплен на берегу водоема и выполнен в виде гидроцилиндра с поршнем, снабженным рейкой вращения вала генератора тока, при этом поплавок снабжен передней фронтальной стенкой с углом наклона к вертикали 30-45°, рейка, контактирующая с валом вращения генератора тока выполнена откидной с пилообразными зубьями, а вал вращения генератора тока снабжен маховиком.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид волнового преобразователя в разрезе, фиг.2 - вид А, преобразующего механизма, фиг.3 - Вид Б (разрез зацепления откидной рейки гидроцилиндра и шестерни генератора), фиг.4 - Вид В (узел поплавка).
Волновой преобразователь содержит поплавок 1 с фронтальной стенкой 2, штангу 3, опору 4 с опорной осью 5 поршневой блок 6 со штоком 7 и поршнем 8, шарнирную опору 9 на основании 10, преобразующий механизм 11 с гидроцилиндром 12, зубчатой откидной рейкой 13 и шестерней 14, вращающий вал 15 генератора 16, маховик 17, трубопровод 18, заливное отверстие 19.
Волновой преобразователь монтируют в рабочее положение в следующем порядке. У берега на глубине 1÷1,5 м. устанавливают основание 10 с опорой 4, закрепляют на опорной оси 5 штангу 3 с поплавком 1 и на шарнирную опору 9 поршневой блок 6 со штоком 7 и поршнем 8. Соединяют шток 7 со штангой 3, а поршневой блок 6 с трубопроводом 18. Последний выводят на берег и соединяют с гидроцилиндром 12 преобразующего механизма 11. Устанавливают откидную рейку 13 на шестерню 14 в рабочее положение. Через заливное отверстие 19 система заполняется водой и полностью удаляется воздух.
Волновой преобразователь работает следующим образом. На поплавок 1 воздействуют волны прибоя с инициированием движения поплавка по вертикали. При этом суммируются воздействие плавного изменения уровня поверхности воды и динамическая составляющая прибоя при ударе в фронтальную стенку 2 наклоненную с возможностью подбрасывания поплавка от прибойной волны. Движения поплавка 1 передаются через штангу 3 на шток 7 и поршень 8 поршневого блока 6. За счет значительной разницы плеч рычага штанги 3, подвижно установленной на опоре 4 на оси 5, в поршневом блоке 6 инициируется высокое знакопеременное давление поршня 8 на рабочее тело (заполняющую воду). Знакопеременное давление через трубопровод 18 инициирует в гидроцилиндре 12 преобразующего механизма 11 возвратно-поступательные движения зубчатой откидной рейки 13, вращающей шестерню 14. Последние выполнены с пилообразными зубьями, что позволяет получать вращение шестерни 14 только в одном направлении, а при обратном движении откидной рейки 13, она выходит из зацепления с шестерней за счет значительного наклона задних поверхностей пилообразных зубьев. Таким образом, вращающий вал 15 осуществляет раскрутку маховика 17 и генератора 16. Наличие маховика обеспечивает относительно равномерное вращение ротора генератора 16 с выдачей стабильных значений электроэнергии. Жесткое крепление опоры 4 на основании 10, а последнего на дне водоема обеспечивают надежность и устойчивость работы волнового преобразователя при любой волновой нагрузке, а установка поршневого блока 6 на шарнирную опору 9 позволяет снизить износ поршневого блока и повысить работоспособность волнового преобразователя.
Волновой преобразователь обеспечивает повышение надежности работы при преобразовании энергии волн, при снижении конструктивной сложности позволяет повысить технологичность монтажа и эксплуатации установки, характеризуется компактностью транспортировки и удобством расположения в прибрежной зоне.
1. Волновой преобразователь, включающий поплавок, закрепленный на штанге, подвижно установленной на опоре и связанной с поршневым блоком, сообщающимся трубопроводом с преобразующим механизмом, генератор электрического тока, отличающийся тем, что штанга свободным концом закреплена за шток поршня поршневого блока с возможностью инициирования возвратно-поступательного движения поршня в цилиндре поршневого блока, а преобразующий механизм закреплен на берегу водоема и выполнен в виде гидроцилиндра с поршнем, снабженным рейкой вращения вала генератора тока, при этом вал вращения генератора тока снабжен маховиком.
2. Волновой преобразователь по п.1, отличающийся тем, что поплавок снабжен передней фронтальной стенкой с углом наклона к вертикали 30-45°.
3. Волновой преобразователь по п.1, отличающийся тем, что поршневой блок установлен на шарнирной опоре.
4. Волновой преобразователь по п.1, отличающийся тем, что рейка, контактирующая с валом вращения генератора тока, выполнена откидной с пилообразными зубьями.
