Волновая энергетическая установка
Владельцы патента RU 2362044:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Астраханский государственный университет" (АГУ) (RU)
Изобретение относится к гидроэнергетике и может быть использовано для преобразования энергии морских волн в электрическую. Волновая энергетическая установка содержит сильфонную камеру, воздуховод, ветровое колесо с лопастями, установленное на горизонтальном валу, и электрогенератор. Установка снабжена понтоном, прикрепленным ко дну якорными цепями, расположенными по обе стороны его, и сильфоном, например, прямоугольного сечения. Сильфонная камера прикреплена снизу понтона, а сверху понтона установлен вертикальный воздуховод прямоугольного сечения, разделенный перегородкой на два одинаковых канала. Сильфон и сильфонная камера сообщены пневматически с внутренней частью понтона. В разрезе перегородки на горизонтальном валу установлено ветровое колесо с радиальными спицами, имеющими на концах вогнутые лопасти. Вал механически через муфту связан с электрогенератором, установленным на наружной задней стенке воздуховода. Повышается надежность и эффективность работы. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к гидроэнергетике и может быть использовано для преобразования энергии морских волн в электрическую.
Известна волновая энергетическая установка, содержащая погруженную V-образную трубу, в горизонтальном участке которой размещен гидроагрегат, и электрогенераторы вне этого участка (авторское свидетельство № 1401156, 1988 г., СССР).
К недостаткам известной установки относится то, что вся ее конструкция и узлы находятся под водой, а это снижает ее надежность работы и эффективность.
Известна волновая энергетическая установка, содержащая четыре боковых понтона с тягами, вертикальную трубу с электрогенератором (авторское свидетельство СССР № 1469202, 1989 г.).
К недостаткам известной установки относится то, что механизм преобразования с электрогенератором контактирует с водой, что снижает надежность работы установки и передачи энергии на расстояния.
Известна волновая энергетическая установка, содержащая плавучий корпус обтекаемой формы, рабочие колеса, имеющие вогнутые лопасти и установленные в корпусе на горизонтальных валах, четыре звездочки цепную и ременную передачи, соединенные с электрогенератором (авторское свидетельство СССР № 1753013, 1992).
К недостаткам известной установки относится то, что все оборудование, кроме электрогенератора, контактирует с водой, а это снижает надежность и эффективность работы ее.
Известен также плавучий волнолом, содержащий понтоны, соединенные попарно посредством жестких связей, а под днищем понтонов прикреплены стабилизирующие пластины (авторское свидетельство СССР № 379725, 1973). Данное устройство снижает энергию морских волн, но не имеет приспособлений и механизмов по преобразованию их энергии в другие виды энергии.
В качестве прототипа может быть принята известная из уровня развития техники волновая энергетическая установка (JP 56092367 А, 27.07.1981, F03B 13/16). Однако надежность и эффективность ее работы также снижена из-за возможного контакта оборудования установки с водой.
Технический результат, заключающийся в преобразовании энергии волн в электрическую энергию и повышающий надежность и эффективность работы, обеспечивается за счет того, что волновая энергетическая установка, содержащая сильфонную камеру, воздуховод, ветровое колесо с лопастями, установленное на горизонтальном валу, и электрогенератор, согласно изобретению снабжена понтоном, прикрепленным ко дну якорными цепями, расположенными по обе стороны его, и сильфоном, например, прямоугольного сечения, при этом сильфонная камера прикреплена снизу понтона, а сверху понтона установлен вертикальный воздуховод прямоугольного сечения, разделенный перегородкой на два одинаковых канала, причем сильфон и сильфонная камера сообщены пневматически с внутренней частью понтона, в разрезе перегородки на горизонтальном валу установлено ветровое колесо с радиальными спицами, имеющими на концах вогнутые лопасти, вал механически через муфту связан с электрогенератором, установленным на наружной задней стенке воздуховода.
Кроме того, к перегородке в нижней и верхней ее частях перед ветровым колесом, под углом 45°, прикреплены направляющие пластины, причем расстояние от концов пластин до наружных стенок каналов должно быть равным высоте лопастей.
На чертеже изображена волновая энергетическая установка, общий вид, с вырезом преобразующей части.
Волновая энергетическая установка включает понтон 1, к передней части которого прикреплены сильфон 2, например, прямоугольного сечения, а снизу сильфонная камера 3, сообщенные пневматически с внутренней частью понтона 1. Сверху понтона 1 установлен вертикальный воздуховод 4 прямоугольного сечения, разделенный перегородкой 5 на два одинаковых канала 6 и 7. В нижних частях каналов, в вырезах на понтоне 1, установлены откидные обратные клапана 8 и 9 соответственно, причем клапан 9 прижат плоской пружиной 10. В разрезе перегородки 5, на горизонтальным валу 11, установлено ветровое колесо с радиальными спицам 12, имеющими на концах вогнутые лопасти 13. Вал 11 механически через муфту связан с электрогенератором, установленным на наружной задней стенке воздуховода 4 (не показан). В нижней части канала 6, к правой его стенке над клапаном 8, прикреплена горизонтальная планка 14, выполненная из упругого материала, а к перегородке 5, перед ветровым колесом, под углом 45°, прикреплена направляющая пластина 15. В верхней части канала 7, перед ветровым колесом, к перегородке 5 прикреплена направляющая пластина 16, причем расстояние от концов пластин 15 и 16 до наружных стенок каналов 6 и 7 должно быть равным высоте лопастей 13. Воздуховод 4 имеет сверху зонт 17, прикрепленный к нему стержнями 18. К концу сильфонной камеры 3 жестко прикреплена продольная пластина 19, выполненная из упругого материала, например резины. Передняя, подводная часть понтона 1 связана с двух сторон цепями 20 с якорями 21.
Горизонтальная планка 14 способствует возврату обратного клапана 8 из вертикального положения в горизонтальное, т.е. рабочее. Пластины 15 и 16, прикрепленные к перегородке 5, сжимают воздушный поток в каналах 6 и 7 и плоской струей направляют его на вогнутые лопасти 13 ветрового колеса. При этом исключается переток воздушного потока из одного канала в другой, и до 100% используется энергия выходящего и входящего в понтон 1 воздуха.
Волновая энергетическая установка работает следующим образом.
Подходящая к понтону 1 волна сжимает сильфон 2, приподнимает его переднюю часть и устремляется по днищу за пределы понтона 1, сжимая при этом сильфонную камеру 3. Продольная пластина 19 создает дополнительное гидравлическое сопротивление волне и тем самым ускоряет сжатие сильфонной камеры 3. В этот момент внутри понтона 1 создается давление воздуха P1, превышающее атмосферное давление Ра, и клапан 8 откинется вверх и пропускает по каналу 6 поток воздуха к лопастям 13 ветрового колеса, вращая его против часовой стрелки. В момент паузы до прихода очередной волны сильфон 2 и сильфонная камера 3 возвратятся в исходное положение (см. черт.) Внутри понтона 1 создается разрежение воздуха, т.е. Ра будет больше P'1. Планка 14 отожмет клапан 8 и он под собственным весом и смещенным центром тяжести займет исходное горизонтальное положение. Воздух под давлением Ра в канале 7 устремится вниз на лопасти 13 ветрового колеса, вращая его также против часовой стрелки, при этом клапан 9 откинется вниз, и после выравнивания давления воздуха внутри понтона 1 до атмосферного, т.е. Ра, пружина 10 прижмет клапан 9 к своему седлу. При подходе на понтон 1 очередной волны цикл повторится. Ветровое колесо будет вращаться против часовой стрелки и тем самым непрерывно вращать электрический генератор.
Предлагаемая установка позволяет снижать энергию волн и одновременно получать электрическую энергию. Размещение электрического аккумулятора на установке или на берегу позволит снабжать непрерывно потребителя электроэнергией даже при отсутствии морских волн. Размещение всех подвижных и вращающих частей, за исключением сильфона и сильфонной камеры, над поверхностью воды улучшает условия эксплуатации установки и ее надежность.
1. Волновая энергетическая установка, содержащая сильфонную камеру, воздуховод, ветровое колесо с лопастями, установленное на горизонтальном валу, и электрогенератор, отличающаяся тем, что она снабжена понтоном, прикрепленным ко дну якорными цепями, расположенными по обе стороны его, и сильфоном, например, прямоугольного сечения, при этом сильфонная камера прикреплена снизу понтона, а сверху понтона установлен вертикальный воздуховод прямоугольного сечения, разделенный перегородкой на два одинаковых канала, причем сильфон и сильфонная камера сообщены пневматически с внутренней частью понтона, в разрезе перегородки на горизонтальном валу установлено ветровое колесо с радиальными спицами, имеющими на концах вогнутые лопасти, вал механически через муфту связан с электрогенератором, установленным на наружной задней стенке воздуховода.
2. Волновая энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что к перегородке в нижней и верхней ее частях перед ветровым колесом под углом 45° прикреплены направляющие пластины, причем расстояние от концов пластин до наружных стенок каналов должно быть равным высоте лопастей.
