Волновая энергетическая установка

Полезная модель относится к нетрадиционным источникам энергии и может быть использована в качестве источников электроэнергии для плавучих средств. Волновая энергетическая установка содержит каркас с вертикальными стойками (1), нижней и верхней платформами (2, 3) поплавка (4), способного возвратно-поступательно перемещаться по вертикали, связанного кинематическими элементами с системой линейных электрических генераторов (9), генерирующих электроэнергию статорных индуктивных катушках (13) при возвратно-поступательном перемещении генерирующих сердечников (10) из постоянных магнитов (11) внутри кольцевых катушек (13).

Полезная модель относится к преобразователям энергии волн и может быть использована в качестве экологически чистых альтернативных автономных источников питания электрической энергией морских плавучих нефтедобывающих платформ, а также любых других потребителей электрической энергии, находящихся в прибрежной зоне мирового океана.

Известно устройство, работающее на основе использования энергии волн, содержащее, как и предлагаемое устройство, опорную раму с вертикальными направляющими, размещенный с возможностью возвратно-поступательного перемещения поплавок, связанный с передаточным механизмом, обеспечивающим кинематическую связь поплавка с электрогенератором. В известном устройстве для обеспечения одностороннего вращения ротора электрического генератора используются храповые механизмы, имеющие соосные центральные отверстия, пропущенный через них вертикальный вал, закрепленный неподвижно, с пластинчатым винтовым участком, верхняя и нижняя часть которого имеет противоположную закрутку (см. патент RU 2286476 С2, опубликованный 27.10.2006 Б.И. 30) прототип.

Недостатком прототипа является сложность преобразователя возвратно-поступательного движения поплавка во вращательное движение ротора электрогенератора, большие потери энергии преобразования за счет потерь на трение скольжения по пластичным винтовым участкам вертикального вала, ускоряющих его износ, большая разница вращающего момента на валу при подъеме поплавка и его обратном ходе под действием собственного веса, усугубляющаяся при увеличении мощности установки.

Технический результат заключается в упрощении конструкции и технологичности волновой энергетической установки, уменьшении потерь на преобразование энергии поплавка с возвратно-поступательным перемещением, в возможности достижения высокого КПД и больших мощностей установки.

Технический результат достигается тем, что волновая энергетическая установка содержит каркас с вертикальными стойками, связывающими нижнее основание с верхней платформой, размещенный между вертикальными стойками в нижней части каркаса поплавок с возможностью возвратно-поступательного перемещения его по вертикали, а на верхней платформе размещена система преобразователей энергии. Особенностью является то, что возможность возвратно-поступательного перемещения поплавка по вертикали обеспечивается опорными роликами, размещенными на боковой поверхности поплавка, опирающимися на вертикальные стойки, и вертикальным передаточным штоком, жестко связанным с поплавком, имеющим возможность возвратно-поступательного перемещения по отверстиям в промежуточной упрочняющей перегородке и в верхней платформе каркаса. Система преобразователей энергии содержит, как минимум, один или несколько, расположенных горизонтально, длинноходовых линейных электрических генераторов, каждый из которых имеет генерирующий сердечник в виде ряда дисковых постоянных магнитов, установленных на оси из немагнитного материала одноименными полюсами навстречу друг другу с зазором, имеющий возможность возвратно-поступательного перемещения внутри статорных кольцевых обмоток, связанный с поплавком через передаточный шток с гребенчатой зубчатой передачей, преобразующей возможность возвратно-поступательного перемещения передаточного штока во вращательное движение зубчатой шестерни, размещенной на одной оси с барабаном и перекинутого через него замкнутого гибкого троса, натянутого через вспомогательные блоки, в разрывах которого закреплены оси генерирующих сердечников линейных электрических генераторов, опирающиеся на ролики, установленные рядом с торцами линейных электрических генераторов между опорными кронштейнами, размещенными на верхней платформе. Поплавок внутри заполнен балластом, обеспечивающим равенство сил при наличии возвратно-поступательного движения поплавка, вес которого вместе с весом корпуса поплавка и передаточного штока равен весу воды, вытесненной половиной объема поплавка. Сверху на нижнем основании и снизу на промежуточной упрочняющей перегородке закреплены демпферы, предотвращающие возможность жесткого соприкосновения поплавка с нижним основанием и промежуточной упрочняющей перегородкой при его крайних положениях.

Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых изображено: фиг.1 - общий вид волновой энергетической установки, вид сбоку и сверху в сечениях; фиг.2 - вид на поплавок сверху.

Волновая энергетическая установка (фиг.1) содержит каркас с вертикальными стойками 1, связывающими нижнее основание 2 с верхней платформой 3, размещенный между вертикальными стойками 1 в нижней части каркаса поплавка 4 с возможностью возвратно-поступательного перемещения его по вертикали. На верхней платформе 3 размещена система преобразователей энергии. Особенностью является то, что возможность возвратно-поступательного перемещения поплавка 4 по вертикали обеспечивается опорными роликами 5, размещенными на боковой поверхности поплавка 4 с помощью стоек 6, опирающимися на вертикальные стойки 1 (см. фиг.2) и вертикальными передаточным штоком 7, жестко связанным с поплавком 4, имеющим возможность возвратно-поступательного перемещения по вертикали по отверстиям в промежуточной упрочняющей перегородке 8 и в верхней платформе 3 каркаса. Система преобразователей энергии в электричество содержит, как минимум, один или несколько, расположенных горизонтально, длинноходовых линейных электрических генераторов 9, каждый из которых имеет генерирующий сердечник 10 в виде ряда дисковых постоянных магнитов 11, установленных на оси 12 из немагнитного материала одноименными полюсами навстречу друг другу с зазором, имеющий возможность возвратно-поступательного перемещения внутри статорных кольцевых обмоток 13, связанный с поплавком 4 через передаточный шток 7 с гребенчатой зубчатой передачей, преобразующей возможность возвратно-поступательного перемещения передаточного штока 7 во вращательное движение зубчатой шестерни 14, размещенной на одной оси 15 с барабаном 16 и перекинутого через него замкнутого гибкого троса 17, натянутого через вспомогательное блоки 18, в разрывах которого закреплены оси 12 генерирующих сердечников 10 линейных электрических генераторов 9, опирающиеся на ролики 19, установленные рядом с торцами линейных электрических генераторов 9 между опорными кронштейнами 20, размещенными на верхней платформе 3. Поплавок 4 внутри заполнен балластом 21, обеспечивающим равенство сил при наличии возвратно-поступательного движения поплавка 4. Вес балласта 21 вместе с весом корпуса поплавка 4 и передаточного штока 7 равен весу воды, вытесненной половиной объема поплавка во время штиля. Сверху на нижнем основании 2 и снизу на промежуточной упрочняющей перегородке 8 закреплены демпферы 22, предотвращающие возможность жесткого соприкосновения поплавка 4 с нижним основанием 2 и промежуточной упрочняющей перегородкой 8 при крайних положениях поплавка 4; когда амплитуда волн больше величины (L₁ +L₂) максимального хода поплавка 4. Упрочняющая перегородка 8 одновременно является ограничителем верхнего хода поплавка 4. При штиле каркас опускается в воду на расстояние Н. Для уменьшения потерь на трение ось 15 барабана 16 и зубчатой шестерни 14 размещена в подшипниках 23, установленных на кронштейнах 24 и размещенных на верхней платформе 3. Величина L₁ хода поплавка 4 вверх равна величине L₂ хода его вниз. Затраты энергии на перемещение генерирующих сердечников 10, возбуждающих ЭДС в катушках 13, связаны преимущественно с преодолением сил инерции генерирующих сердечников 10, что позволяет получить высокий КПД преобразования энергии.

1. Волновая энергетическая установка, содержащая каркас с вертикальными стойками, связывающими нижнее основание с верхней платформой, размещенный между вертикальными стойками нижней части каркаса поплавок с возможностью возвратно-поступательного перемещения его по вертикали, а на верхней платформе - систему преобразователей энергии, отличающаяся тем, что возможность возвратно-поступательного перемещения поплавка по вертикали обеспечивается опорными роликами, размещенными на боковой поверхности поплавка, опирающимися на вертикальные стойки, и вертикальным передаточным штоком, жестко связанным с поплавком, имеющим возможность возвратно-поступательного перемещения по отверстиям в промежуточной упрочняющей перегородке и в верхней платформе каркаса.

2. Волновая энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что система преобразователей энергии содержит, как минимум, один или несколько расположенных горизонтально, длинноходовых линейных электрических генераторов, каждый из которых имеет генерирующий сердечник в виде ряда дисковых постоянных магнитов, установленных на оси из немагнитного материала одноименными полюсами навстречу друг другу с зазором, имеющий возможность возвратно-поступательного перемещения внутри статорных кольцевых обмоток, связанный с поплавком через передаточный шток с гребенчатой зубчатой передачей, преобразующей возможность возвратно-поступательного перемещения передаточного штока во вращательное движение зубчатой шестерни, размещенной на одной оси с барабаном и перекинутого через него замкнутого гибкого троса, натянутого через вспомогательные блоки, в разрывах которого закреплены оси генерирующих сердечников линейных электрических генераторов, опирающиеся на ролики, установленные рядом с торцами линейных электрических генераторов между опорными кронштейнами, размещенными на верхней платформе.

3. Волновая энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что поплавок внутри заполнен балластом, обеспечивающим равенство сил при наличии возвратно-поступательного движения поплавка, вес которого вместе с весом корпуса поплавка и передаточного штока равен весу воды, вытесненной половиной объема поплавка.

4. Волновая энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что сверху на нижнем основании и снизу на промежуточной упрочняющей перегородке закреплены демпферы, предотвращающие возможность жесткого соприкосновения поплавка с нижним основанием и промежуточной упрочняющей перегородкой при его крайних положениях.