Волновая энергетическая установка
Изобретение относится к гидроэнергетике и предназначено для выработки электроэнергии путем использования энергии морских или озерных волн. Волновая энергетическая установка содержит вакуумсоздающее эжекторное устройство и установленную в проточной камере воздушную турбину. Последняя подключена к электрогенератору. Эжекторное устройство закреплено в воде под имеющим полость-накопитель воздуха поплавком. Оно выполнено в виде вертикально расположенного конфузорно-диффузорного тракта. Последний сообщен в области наименьшего проходного сечения через, по крайней мере, один обратный клапан с полостью поплавка. Полость поплавка посредством трубопровода сообщена с выходом проточной камеры. Изобретение направлено на повышение надежности работы волновой энергетической установки, а также на повышение ее мощности за счет возможности создания вакуума независимо от направления возвратно-поступательного перемещения конфузорно-диффузорного тракта. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к гидроэнергетике и предназначено для выработки электроэнергии путем использования энергии морских или озерных волн.
Известна волновая электростанция, содержащая погруженную наполовину в воду неподвижную вертикальную трубу, охватывающую ее и снабженную поплавком подвижную вертикальную трубу и расположенную в неподвижной вертикальной трубе ниже уровня воды турбину, подключенную к электрогенератору и жестко соединенную с подвижной вертикальной трубой (см. патент US №4914915, кл. F03B 13/22, 10.04.1990).
Данная электростанция имеет много подвижных элементов, что снижает надежность ее работы и требует больших капитальных затрат для ее сооружения.
Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является волновая энергетическая установка, содержащая вакуумсоздающее эжекторное устройство и установленную в проточной камере воздушную турбину, подключенную к электрогенератору (см. авторское свидетельство SU №47951, кл. F03B 11/00, 31.07.1936).
Выполнение вакуумсоздающего эжекторного устройства в виде подсасывающей диффузорной решетки позволяет создавать воздушный поток через воздушную турбину. Однако отсутствие профилированного конфузорно-диффузорного канала, позволяющего создавать вакуум независимо от направления возвратно-поступательного его перемещения, снижает эффективность создания вакуума и, как следствие, ведет к снижению производительности подсасывающей решетки при ее использовании в составе волновой энергетической установки.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является создание конструктивно простой волновой энергетической установки с минимально возможным количеством подвижных конструктивных элементов.
Технический результат заключается в том, что путем конструктивного упрощения установки достигается повышение надежности ее работы, а также повышение мощности волновой энергетической установки за счет возможности создания вакуума независимо от направления возвратно-поступательного перемещения его конфузорно-диффузорного тракта.
Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что волновая энергетическая установка содержит вакуумсоздающее эжекторное устройство и установленную в проточной камере воздушную турбину, подключенную к электрогенератору, при этом эжекторное устройство закреплено под имеющим полость-накопитель воздуха поплавком в воде и выполнено в виде вертикально расположенного конфузорно-диффузорного тракта, сообщенного в области наименьшего проходного сечения через, по крайней мере, один обратный клапан с полостью поплавка, которая посредством трубопровода сообщена с выходом проточной камеры.
Проточная камера с воздушной турбиной и электрогенератор волновой энергетической установки могут быть расположены на берегу.
Конфузорно-диффузорный тракт волновой энергетической установки со стороны нижнего входного сечения может быть снабжен ступенчато расширяющимся цилиндрическим насадком.
В ходе проведенного исследования была выявлена возможность для создания вакуума в полости поплавка независимо от направления возвратно-поступательного перемещения конфузорно-диффузорного тракта. Этого удалось добиться за счет того, что эжекторное устройство закреплено под имеющим полость-накопитель воздуха поплавком в воде и выполнено в виде вертикально расположенного конфузорно-диффузорного тракта, сообщенного в области наименьшего проходного сечения через, по крайней мере, один обратный клапан с полостью поплавка. В результате в полости поплавка создается разрежение как при движении вверх вместе с волной поплавка и конфузорно-диффузорного тракта, так и при движении вниз. Таким образом, разрежение в полости поплавка создается практически непрерывно, что позволяет повысить производительность и мощность волновой энергетической установки. Выполнение конфузорно-диффузорного тракта со ступенчато расширяющимся цилиндрическим насадком позволяет повысить давление набегающего на конфузорно-диффузорный тракт потока жидкости при его движении вниз и добиться снижения давления для истекающего из конфузорно-диффузорного тракта потока при его противоположном перемещении (имеется в виду движение вверх вместе с волной).
На чертеже схематически представлена волновая энергетическая установка.
Волновая энергетическая установка содержит поплавок 1 с выполненной в нем полостью-накопителем воздуха и, по крайней мере, одним обратным клапаном 2. Эжекторное устройство закреплено под поплавком 1 в воде и выполнено в виде вертикально расположенного конфузорно-диффузорного тракта, состоящего из двух верхнего 3 и нижнего 4 каналов, сообщенных между собой в области их наименьшего проходного сечения 5, при этом верхний канал 3 расположен под днищем поплавка 1 и сужается в направлении от периферии поплавка 1 к его центру, а нижний канал 4 расположен вертикально и сужается в направлении снизу вверх, а в области наименьшего проходного сечения 5, образованного таким образом вертикального конфузорно-диффузорного тракта, последний через, по крайней мере, один обратный клапан 2 сообщен с полостью поплавка 1. Конфузорно-диффузорный тракт волновой энергетической установки со стороны нижнего входного сечения нижнего канала 4 снабжен ступенчато расширяющимся с образованием уступа 6 цилиндрическим насадком 7.
Полость поплавка 1 посредством трубопровода 8 сообщена через вентиль 9 с выходом проточной камеры 10, в которой установлена воздушная турбина 11, подключенная к электрогенератору (на чертеже не показан).
Проточная камера 10 с воздушной турбиной 11 и электрогенератор волновой энергетической установки могут быть расположены на берегу, как показано на чертеже, или на понтоне недалеко от поплавка 1, или на самом поплавке (не показано на чертеже).
Работает волновая энергетическая установка следующим образом.
При движении поплавка 1 вместе с волной вверх конфузорно-диффузорный тракт совершает движение снизу вверх, что вызывает в нем движение жидкости сверху вниз. Таким образом, жидкость, окружающая конфузорно-диффузорный тракт, входит в него через верхний канал 3 и ускоряется в нем за счет сужения верхнего канала 3 по ходу движения жидкости. В результате в области наименьшего проходного сечения 5 за счет увеличения скорости движения жидкости падает статическое давление, что вызывает открытие обратного клапана 2 (обратных клапанов 2 может быть установлено несколько) и отсос воздуха из полости поплавка 1. В результате создания разрежения в полости поплавка 1 воздух из окружающей среды под действием атмосферного давления поступает через проточную камеру 10 и трубопровод 8 в полость поплавка 1, чтобы выровнять в нем давление с давлением окружающей среды. Протекая через проточную камеру 10, поток воздуха вращает воздушную турбину 11 и от последней ротор электрогенератора, что вызывает выработку последним электрической энергии. При движении поплавка 1 вместе с волной вниз конфузорно-диффузорный тракт совершает движение сверху вниз, что вызывает в нем движение жидкости снизу вверх. Далее работа волновой энергетической установки аналогична вышеописанной, но с противоположным направлением течения жидкости через конфузорно-диффузорный тракт.
Таким образом, практически непрерывно как при движении вверх, так и при движении вниз поплавка 1 с конфузорно-диффузорным трактом создан поток воздуха через проточную камеру 10 и созданы условия для непрерывной выработки электрической энергии.
Настоящее изобретение может быть использовано для создания экологически чистых энергоустановок в прибрежных районах, а также в местах размещения платформ для подводной добычи полезных ископаемых.
1. Волновая энергетическая установка, содержащая вакуумсоздающее эжекторное устройство и установленную в проточной камере воздушную турбину, подключенную к электрогенератору, отличающаяся тем, что эжекторное устройство закреплено под имеющим полость-накопитель воздуха поплавком в воде и выполнено в виде вертикально расположенного конфузорно-диффузорного тракта, сообщенного в области наименьшего проходного сечения через, по крайней мере, один обратный клапан с полостью поплавка, которая посредством трубопровода сообщена с выходом проточной камеры.
2. Волновая энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что проточная камера с воздушной турбиной и электрогенератор расположены на берегу.
3. Волновая энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что конфузорно-диффузорный тракт со стороны нижнего входного сечения снабжен ступенчато расширяющимся цилиндрическим насадком.
