Устройство для использования энергии морских волн
Владельцы патента RU 2343308:
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калининградский государственный технический университет" (RU)
Устройство может найти применение в гидроэнергетике. Плавучий закрытый корпус установлен на опорах с возможностью вращения. К внутренней поверхности корпуса прикреплены соленоиды, в которых размещены ферромагнитные стержни. Шток размещен внутри корпуса и связан с ферромагнитными стержнями. Ось вращения корпуса ориентирована под углом к оси штока. Шток установлен на роликах и подпружинен с обоих концов. Корпус снабжен токосъемными элементами и лопастным винтом. Изобретение решает задачу обеспечения заданной величины хода и равномерной скорости движения ферромагнитных стержней в соленоидах при различных по величине амплитудах волн с использованием энергии распространения волн. 2 ил.
Изобретение относится к гидроэнергетике, а именно к преобразованию энергии движения волн, возникающих на поверхности океанов, морей и крупных водоемов в электроэнергию.
Известно устройство для использования энергии морских волн, содержащее плавучее средство, исполнительный механизм, помещенный в закрытый корпус, изолирующий верхнюю часть штока, к которой жестко прикреплены ферромагнитные стержни, ориентированные параллельно штоку и размещенные в соленоидах, закрепленных на корпусе, при этом верхняя часть штока выполнена из ферромагнетика, а корпус является внешней оболочкой соленоида (заявка Великобритании №1271490 А, МПК Н02К 35/00, опубл. 12.04.1972 г.).
Недостатком известного устройства является неприспособленность его к изменению амплитуды волн. При малых амплитудах волн ход штока и связанных с ним ферромагнитных стержней, размещенных в соленоидах, является ограниченным из-за величины амплитуды и действия инерционных сил, возникающих при возвратно-поступательном движении плавучего средства во время смены направления. При амплитудах волн, превышающих технически возможный ход штока и ферромагнитных стержней, они оказываются неподвижными при прохождении вершины и подошвы волны. Это затрудняет выработку устройством электроэнергии. Кроме того, не используется энергия распространения волн.
Изобретение решает задачу обеспечения заданной величины хода и равномерной скорости движения ферромагнитных стержней в соленоидах при различных по величине амплитудах волн с использованием энергии распространения волн.
Для получения необходимого технического результата в известном устройстве, включающем закрытый корпус, установленный на опорах, прикрепленные к внутренней поверхности корпуса соленоиды и размещенные в них ферромагнитные стержни, шток, связанный с ферромагнитными стержнями, корпус выполнен плавучим и установлен на опорах с возможностью вращения. Ось вращения корпуса ориентирована под углом к оси штока. Шток размещен внутри корпуса, установлен на роликах и подпружинен с обоих концов. Корпус снабжен лопастным винтом, установленным на оси вращения корпуса, а опоры оборудованы токосъемными элементами.
На прилагаемых к описанию графических материалах изображено:
- на фиг.1 показан поперечный разрез по оси корпуса и оси вращения;
- на фиг.2 приведена схема различных положений устройства относительно волны.
На графических материалах приняты следующие обозначения:
1 - подшипник качения;
2 - многолопастной винт;
3 - ферромагнитный стержень;
4 - соленоид;
5 - корпус-поплавок;
6 - шток;
7 - ролики;
8 - пружина;
9 - стакан для пружины;
10 - коробка токосъемных элементов;
11 - вал;
12 - опора;
13 - монтажная пластина;
14 - направление распространения волны;
15 - волна;
16 - направление вращения корпуса-поплавка;
α - максимальный угол наклона оси штока от горизонтальной плоскости, в которой расположен вал 11.
Устройство (фиг.1) состоит из закрытого корпуса-поплавка 5, выполненного с возможностью вращения вокруг оси вала 11, в подшипниках 1, закрепленных на опорах 12. Со стороны набегающей волны на корпусе-поплавке 5 жестко закреплен многолопастной винт 2, а с противоположной стороны - коробка 10 токосъемных элементов (кольца и щетки). Внутри корпуса-поплавка 5 жестко закреплены соленоиды 4 и оси роликов 7, в контакте с последними находится шток 6, сообщенный монтажными пластинами 13 с ферромагнитными стержнями 3, расположенными внутри соленоидов 4. С обоих концов шток 6 имеет выступы, входящие внутрь пружин 8, а корпус снабжен стаканами 9, внутренний диаметр которых соответствует внешнему диаметру пружин 9. Ось вращения (вал 11) устройства расположена под углом α≈30-35° к продольной оси корпуса-поплавка 5 и совпадающей с ней осью штока 6. Вал 11 устанавливают на уровне спокойной воды.
Устройство работает следующим образом. При распространении волны 15 (фиг.2) в направлении 14 она воздействует на винт 2, создавая вращающий момент, в результате чего увеличивается скорость вращения жестко соединенного с ним корпуса-поплавка 5 по направлению 16. После схода волны устройство вращается по инерции до момента воздействия следующей волны и т.д. При вращении устройства вокруг горизонтальной оси (вал 11) корпус-поплавок 5 и размещенный в нем шток 6 с ферромагнитными стержнями 3 занимают различные положения, наклон их оси относительно горизонта изменяется от максимального, равного углу α (четные положения на фиг.2), до нуля, при расположении оси в горизонтальной плоскости (нечетные положения).
При горизонтальном положении оси штока 6 последний находится посредине корпуса-поплавка 5 и поддерживается одинаково поджатыми пружинами 8. При наклоне оси штока 6 вплоть до максимального значения угла наклона α он скользит по роликам 7 вниз, сжимая пружину 8, расположенную ниже вала 11, в то время как противоположная пружина разжимается. Затем с уменьшением угла наклона оси штока 6 от α до 0° нижняя пружина отдает накопленную упругую энергию, и шток движется вверх, вплоть до исходного (горизонтального) положения. Далее цикл движения повторяется в противоположном направлении. Таким образом, шток 6 и соединенные с ним с помощью пластин 13 ферромагнитные стержни 3 находятся в постоянном движении, возбуждая в соленоидах 4 электрический ток с определенными параметрами.
Именно выполнение корпуса совмещенным с плавучим средством и снабжение его роликами, размещение всего штока внутри корпуса и его снабжение пружинами с обоих концов, выполнение корпуса с возможностью вращения на опорах, снабжение его винтом и токосъемными элементами, расположение оси штока и корпуса под углом к оси вращения, снабжение опор подшипниками качения обеспечивают полный ход штока и ферромагнитных стержней в соленоидах независимо от амплитуды волн, позволяют использовать энергию распространения волн и вырабатывать электрическую энергию с технически приемлемыми параметрами.
Устройство для использования энергии морских волн, включающее закрытый корпус, установленный на опорах, прикрепленные к внутренней поверхности корпуса соленоиды и размещенные в них ферромагнитные стержни, шток, связанный с ферромагнитными стержнями, отличающееся тем, что корпус выполнен плавучим и установлен на опорах с возможностью вращения, ось вращения корпуса ориентирована под углом к оси штока, а шток размещен внутри корпуса, установлен на роликах и подпружинен с обоих концов, кроме того, корпус снабжен токосъемными элементами и лопастным винтом, установленным на оси вращения корпуса.
