Электрогенератор гидроволновой



Электрогенератор гидроволновой
Электрогенератор гидроволновой

 


Владельцы патента RU 2570789:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "КнАГТУ") (RU)

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к производству электроэнергии путем преобразования энергии вертикального волнения воды в электрическую. Электрогенератор гидроволновой предназначен для преобразования энергии волн в электроэнергию. Электрогенератор гидроволновой содержит каркас, шток 3, имеющий цилиндрическую и винтовую части, закрепленный к нему поплавок 4, фиксатор, препятствующий повороту штока 3 вокруг вертикальной оси, закрепленный к каркасу корпус 5 с расположенным внутри ротором 6, преобразующим возвратно-поступательное движение штока 3 во вращательное движение ротора 6 и фланца 7, на котором закреплены магниты 8, вращающиеся вместе с ротором 6. Поплавок 4 представляет собой эластичную гофрированную трубу 19, внутри которой находится пружина растяжения 20, имеет возможность посредством переключения трехпозиционного электромагнитного пневмораспределителя 14, подключенного к источнику сжатого воздуха, сообщаться с атмосферой через воздуховод 15 и изменять свою длину в пределах, равных половине длине волны. Изобретение направлено на обеспечение эффективной генерации электроэнергии в результате быстрого изменения длины поплавка до величины, равной половине длины волны. 2 ил.

 

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к производству электроэнергии путем преобразования энергии вертикального волнения воды в электрическую.

Известна волновая энергетическая установка (патент на ПМ RU 86252 U1, опубл. 27.08.2009 г. ), которая содержит двухсекционный каркас, вертикальные стойки которого скреплены верхними и нижними основаниями, являющимися направляющими размещенного в нижней секции каркаса поплавка, способного к возвратно-поступательному перемещению, что обеспечивается посредством опорных роликов, находящихся на боковой поверхности поплавка. В верхней секции каркаса расположен преобразователь энергии, содержащий как минимум две или более пар симметрично расположенных длинноходовых вертикальных линейных электрических генераторов с генерирующими сердечниками на дисковых постоянных магнитах, оси которых выполнены из немагнитных материалов, имеющих возможность возвратно-поступательного перемещения внутри кольцевых индуктивных катушек в противоположных направлениях, связанными с поплавком через передаточный шток с гребенчатой зубчатой передачей, преобразующей возможность возвратно-поступательного перемещения штока во вращение, симметрично расположенных на одной оси с зубчатой шестеренкой барабанов и перекинутых через них гибких тросов, на концах которых закреплены генерирующие сердечники линейных электрических генераторов.

Поплавок внутри заполнен балластом, который обеспечивает равенство сил при наличии возвратно-поступательного движения поплавка по вертикали, вес которого вместе с весом корпуса поплавка и передаточного штока равен весу воды, вытесненной половиной объема поплавка.

К недостаткам аналога относится неравномерность процесса преобразования механической энергии волн в электрическую, а также низким качеством генерируемого напряжения вследствие нестабильности его величины и частоты.

Также известна волновая энергетическая установка (патент на изобретение RU 2054576 С1, опубл. 20.02.1996 г.), содержащая закрепленную на дне бассейна стойку, с которой связана с возможностью возвратно-поступательного перемещения поплавковая камера. Корпус электрогенератора с сердечниками статора и ротора, обмоткой установлен на камере. Винт шариковинтового преобразователя соединен со стойкой. Гайка связана с сердечником ротора. Преобразователь снабжен дополнительной гайкой, связанной с сердечником статора, установленного с зазором в корпусе. Сердечники жестко сочленены обгонными муфтами с гайками с обеспечением вращения во встречных направлениях.

Известна волновая энергетическая установка (RU 2013112398 А, 27.09.2014, F03B 13/16), содержащая каркас с соосными центральными отверстиями, поплавок с закрепленным к нему штоком, корпус с установленным в нем ротором, магниты, фланец, вращающийся вместе с ротором, преобразующим возвратно-поступательное движение штока во вращательное движение ротора и фланца с установленными на нем роликами, постоянно контактирующими с нижней частью площадки, представляющей собой полый цилиндр с выполненными в нем фигурными элементами, образующими периодический профиль переменной кривизны. В верхней части площадки закреплены объединенные в прямоугольные секции плоские магниты, ориентированные параллельно друг другу, с возможностью вертикального возвратно-поступательного движения относительно рамки, вокруг которой выполнена обмотка.

Данная установка принята в качестве прототипа.

Отсутствие в принятом прототипе возможности регулировки длины поплавка относительно направления движения волны не обеспечивает достижения высоких удельных энергетических показателей, что снижает эффективность данной установки.

Наиболее эффективно рабочее тело работает на волнении, частота которого совпадает с собственной частотой колебаний плавучего элемента. В этом случае возникают резонансные явления, которые характеризуются ростом амплитуды колебаний плавучего элемента и других параметров его динамики. В свою очередь, частота собственных колебаний плавающего на поверхности воды объекта зависит от его формы и массы.

Задачей данного изобретения является обеспечение возможности быстрого изменения длины поплавка, ориентированного в направлении движения волны в пределах, равных половине длине волны для более эффективной передачи энергии морских волн различной длины и частоты (периода) на силовой преобразователь (генератор).

Поставленная задача решается благодаря тому, что в электрогенераторе гидроволновом, содержащем каркас с выполненными в нем соосными центральными отверстиями, шток с закрепленным к нему поплавком, имеющий продольный паз, и зафиксированным от возможности поворота вокруг вертикальной оси фиксатором, корпус с установленным в нем ротором, преобразующим возвратно-поступательное движение штока во вращательное, фланец с закрепленными на нем магнитами и вращающийся вместе с ротором статор с закрепленной на нем обмоткой предусмотрены следующие отличия: плавучий элемент электрогенератора гидроволнового, представляющий собой поплавок, ориентированный в направлении движения волны, выполнен в виде эластичной гофрированной трубы с возможностью изменения своей длины до величины равной, половине длины волны, в которой выполнено отверстие для подвода воздуха и стравливания его в атмосферу через воздуховод, который снабжается регулируемым электромагнитным трехпозиционным пневмораспределителем, соединенным с компрессором, либо с баллоном, в котором находится сжатый воздух, при этом внутри трубы находится пружина растяжения.

Техническое решение позволяет повысить эффективность генерации электроэнергии за счет возможности изменения размеров поплавка вдоль его продольной оси до величины, равной половине длины волны. Возможность регулировки длины поплавка в указанных пределах обеспечивает более эффективную передачу энергии морских волн различной длины и частоты (периода) на силовой преобразователь (генератор) в результате возникновения резонансных явлений, характеризующихся ростом амплитуды колебаний плавучего элемента.

Техническая сущность предложенного технического решения поясняется чертежами, на которых:

Фиг. 1. Общий вид электрогенератора гидроволнового.

Фиг. 2. Вид электрогенератора гидроволнового слева.

Электрогенератор гидроволновой содержит каркас 1, на котором установлен статор 2, шток 3, поплавок 4, корпус 5, ротор 6 с закрепленными на фланце 7 магнитами 8, обмотку 9, кожух 10, фиксатор 11, крышку 12, подшипники 13, трехпозиционный электромагнитный пневмораспределитель 14, воздуховод 15, втулки 16, соосные центральные отверстия, продольный паз 18, гофрированная труба 19, пружина 20, отверстие 21.

Перечисленные выше конструктивные элементы выполнены следующим образом. В верхней и нижней частях каркаса 1 запрессованы втулки 16, в которых выполнены соосные центральные отверстия 17, в которые устанавливается шток 3 с закрепленным на нем поплавком 4, имеющий цилиндрическую и винтовую с углом наклона витков не менее 45° части, способный к вертикальному перемещению. В цилиндрической части штока выполнен продольный паз 18, в который устанавливается фиксатор 11, представляющий собой цилиндрический штифт, исключающий возможность поворота штока 3 вокруг вертикальной оси.

К верхней части каркаса 1 крепится корпус 5 с установленным в нем ротором 6, опирающимся на подшипники 13, закрепленные крышкой 12. Внутренняя полость ротора 6 имеет внутреннюю винтовую поверхность, контактирующую с наружной винтовой поверхностью штока 3, представляя собой винтовую пару, преобразующую возвратно-поступательное движение штока 3 во вращательное движение ротора 6 вместе с установленным на нем фланцем 7, на котором закреплены магниты 8, вращающиеся вместе с ротором 6. В верхней части каркаса 1 смонтирован статор 2 с закрепленной на нем обмоткой 9.

Поплавок 4 представляет собой эластичную гофрированную трубу 19, внутри которой находится пружина растяжения 20, имеющую отверстие для подвода и стравливания воздуха 21 через воздуховод 15, посредством трехпозиционного электромагнитного пневмораспределителя 14, подключающегося к источнику сжатого воздуха

Устройство работает следующим образом.

При наличии волн закрепленный к штоку 3 поплавок 4 совершает вместе с ним возвратно-поступательное перемещение относительно каркаса 1. Винтовая часть штока 3 при вертикальном перемещении вверх с осевой силой, развиваемой поплавком 4, создает крутящий момент, передаваемый ротору 6, тем самым преобразуя поступательное движение штока 3 во вращательное движение закрепленного в корпусе 5 ротора 6, на котором крепится фланец 7 с расположенными на нем магнитами 8.

При движении вниз шток 3 опускается под действием собственной силы тяжести и поплавка 4. В результате перемещения штока 3 вниз создается крутящий момент, передаваемый ротору 6, который вращается в противоположную сторону. При вращении ротора 6 вместе с установленными на ней магнитами 8 в обмотке 9 возникает электрический ток, который подается на объект преобразования, потребления или аккумулирования электрической энергии.

Для исключения возможности вращения штока предусмотрен фиксатор 11. Для исключения повреждений от атмосферных воздействий конструкция закрыта кожухом 10. Поплавок 4 имеет возможность регулировки длины. В исходном положении полость поплавка 4 заполнена воздухом, при этом золотник пневмораспределителя 14 находится в среднем положении. Для уменьшения длины поплавка 4 золотник пневмораспределителя 14 перемещается в крайнее левое положение, в результате чего полость поплавка 4 сообщается с атмосферой, пружина растяжения 20 сжимается и эластичная гофрированная труба 19 укорачивается.

Для увеличения длины поплавка 4 золотник пневмораспределителя 14 перемещается в крайнее правое положение, при этом в полость поплавка 4 поступает сжатый воздух из баллона или компрессора, растягивая пружину 20 и соответственно удлиняя эластичную гофрированную трубу 19.

По сравнению с известными техническими решениями эффект заключается в следующем.

Возможность быстрого изменения длины поплавка для более эффективной передачи энергии морского волнения различной силы и частоты (периода) на силовой преобразователь (генератор) в результате возникновения резонансных явлений, характеризующихся ростом амплитуды колебаний плавучего элемента.

Использование в конструкции поплавка, пружины растяжения и воздуховода, сообщающегося с трехпозиционным электромагнитным пневмораспределителем, соединенным с источником сжатого воздуха, отличающегося тем, что поплавок может изменять свою длину в пределах, равных половине длине волны.

В отличие от прототипа, предлагаемое устройство имеет ряд преимуществ. Достигается эффективная генерация электроэнергии в результате быстрого изменения длины поплавка до величины, равной половине длины волны. Предлагаемое устройство позволяет обеспечить электроэнергией объекты промышленного производства морского и прибрежного базирования.

Электрогенератор гидроволновой, содержащий каркас с соосными центральными отверстиями, шток с закрепленным к нему поплавком, имеющий продольный паз, и зафиксированным от возможности поворота вокруг вертикальной оси фиксатором, корпус с установленным в нем ротором, фланец с размещенными на нем магнитами, вращающийся вместе с ротором, статор с закрепленной на нем обмоткой, отличающийся тем, что поплавок, ориентированный в направлении движения волны, выполнен в виде эластичной гофрированной трубы с возможностью изменения своей длины до величины, равной половине длины волны, в которой выполнено отверстие для подвода воздуха и стравливания его в атмосферу через воздуховод, снабженный регулируемым электромагнитным трехпозиционным пневмораспределителем, соединенным с компрессором, либо баллоном с сжатым воздухом, при этом внутри трубы расположена пружина сжатия.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к производству электроэнергии путем преобразования энергии вертикального волнения воды в электрическую. Поплавковый волновой генератор предназначен для преобразования энергии волн в электроэнергию.

Группа изобретений относится к производству электроэнергии путем преобразования энергии волн. Поплавковая волновая электростанция содержит обтекаемый герметичный поплавок 1, блок 4, закрепленный на поплавке 1, через который переброшен трос 5, к концу которого прикреплен вертикальный маятник 6, электрический генератор 12 и якорь 11, установленный на дне.

Группа изобретений относится к преобразованию энергии волн, в частности к устройству для извлечения энергии из движения волн. Аппарат (10) содержит плавучий исполнительный механизм (14) и насос (15), размещенный в толще воды, обычно на морском дне (13).

Изобретение относится к устройствам преобразования энергии волн в электрическую энергию. Устройство содержит плавучий буй 24, платформу 1 с резервуаром, штырь для крепления платформы 1 ко дну, верхнюю и нижнюю пластины, соединенные штангой с возможностью вертикального перемещения относительно платформы 1, первые и вторые поршни, закрепленные к верхней и нижней пластинам, соответственно, две группы жидкостных направляющих, закрепленных к платформе 1.

Группа изобретений относится к области энергетики и может быть использована для извлечения электроэнергии из энергии движения волн морей и океанов. Преобразователь энергии волн содержит расположенный на поверхности воды поплавок 2, шарнирно соединенные рамки 3, 4.

Изобретение относится к устройствам для выработки энергии, в частности электроэнергии с использованием движения волн в водных бассейнах. Устройство содержит по меньшей мере один функциональный блок, имеющий по меньшей мере главный или ведущий вал, на котором прочно закреплено ведущее колесо (13b), в зацепление с которым входит и вращение которому придает элемент (15b) линейного управления, по меньшей мере два ведомых вала (21b, 22b), которые приводятся в действие по меньшей мере главным или ведущим валом посредством однонаправленного приводного механизма, каждый из которых имеет возможность соединения по меньшей мере с электрогенератором, два ведомых зубчатых колеса (18b, 19b) на противоположных концах главного или ведущего вала, приводной механизм, соединяющий каждое колесо (18b, 19b) с главным или ведущим валом, за счет чего вращение вала под действием элемента (15b) соответствует вращению колеса (18b, 19b), и плоское зубчатое колесо, входящее в зацепление с колесом (18b, 19b).

Изобретение относится к электрическому устройству с обмоткой (12) и средством для индуцирования тока в обмотке. Мостовая схема (400) электрически соединяет обмотку (12) с нагрузкой (13).

Изобретение относится к области энергетики, в частности к средствам извлечения энергии из морских волн. Установка для преобразования энергии волн содержит раскачиваемую волнами створку 4, имеющую положительную плавучесть, горизонтальные шарниры 3, неподвижный фундамент 1, устройство отбора мощности, связанное с фундаментом 1.

Изобретение может быть использовано для производства электроэнергии путем преобразования энергии волн. Электростанция содержит обтекаемый герметичный поплавок 1 и вертикально расположенный внутри поплавка цилиндрический корпус 3 с размещенным в нем маятником 4.

Изобретение относится к использованию энергии волн и ее преобразованию в рабочее движение системы генерирования электрической энергии. Механизм постоянного вращения для изменения колебательного вращения на однонаправленное вращение выходного вала содержит шестерню 27, присоединенную к входному валу 321а, первую муфту 322с, присоединенную к входному валу 321а, шестерню 323f, присоединенную между шестерней 27 и муфтой 322с, шестерню 323j, присоединенную к промежуточному валу 325а, шестерню 323g и одностороннюю муфту 322d, присоединенные к промежуточному валу 325b, промежуточный вал 325с с шестерней 323l, связанный с односторонней муфтой 322d.

Изобретение относится к отрасли морской энергетики и предназначено для извлечения электрической энергии из морских волн. Поплавковая волновая электростанция плавучего завода сжижения природного газа содержит вертикально расположенный цилиндрический корпус с размещенным в нем механическим преобразователем энергии морских волн, включающим винтовую пару, пружину, грузило, шестеренчатую обгонную муфту, переходник, паразитную шестерню, мультипликатор, электрогенератор. Дополнительно установлен модуль-понтон 2, который выполнен в форме цилиндрической водонепроницаемой оболочки. Внутри оболочки размещено, по меньшей мере, четыре механических преобразователя энергии морских волн, каждый из которых содержит зубчатую пару. Шариковая винтовая пара выполнена в форме винта, размещенного в вертикальной плоскости и взаимодействующего с гайкой, установленной в неподвижном основании. Грузило выполнено в форме шара и прикреплено к верхнему концу винта, на котором между грузилом и основанием коаксиально размещена пружина. На поверхности гайки коаксиально прикреплено ведущее колесо зубчатой пары. Изобретение направлено на повышение чувствительности механического преобразователя энергии морских волн при их малых амплитудах, на увеличение процента преобразования энергии морских волн в электрическую энергию. 5 ил.

Изобретение относится к снабжаемым энергией от волн нагнетательным устройствам. Нагнетательное устройство содержит погружаемый цилиндр 102, прикрепленный к дну водного пространства. Цилиндр 102 имеет отверстие 106. Подводный поплавок 114 воздействует на цилиндр 102. Поплавок 114 выполнен так, чтобы удерживать цилиндр 102 в вертикальной ориентации в воде. Поверхностный поплавок 126 выполнен так, что в рабочем состоянии он плавает на поверхности водного пространства, чтобы перемещаться вверх и вниз в водном пространстве в соответствии с движением волны и с приливно-отливным движением. Удлиненный элемент 118 отходит вниз от поплавка 126. Элемент 118 входит телескопически в отверстие 116, чтобы образовать нагнетательную камеру 148 внутри цилиндра 102. Объем камеры 148 изменяется при движении волны в нагнетательном цикле, чтобы всасывать флюид в камеру 148 при ходе вверх элемента 118 и откачивать флюид из камеры 148 при ходе вниз элемента 118. Длина камеры 148 изменяется с приливно-отливным движением. На участке, на котором элемент 118 втянут в отверстие 116, элемент 118 занимает большую часть площади поперечного сечения отверстия 116. Изобретение направлено на упрощение конструкции. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение предназначено для выработки электрической энергии от движения волн в морях и океанах. Волновая электростанция содержит платформу на понтонах с размещенными на ней электрическим генератором и штангой с шестерней. На платформе с помощью стоек размещено дугообразное зубчатое коромысло. Штанга закреплена на платформе посредством подвижного шарнира. Нижний конец штанги, находящийся в воде, оснащен грузом, а к верхнему концу штанги прикреплен статор генератора. Шестерня, к оси которой присоединен ротор генератора, поджата к поверхности дугообразного зубчатого коромысла, имеющего радиус дуги, равный радиусу поворота штанги на ее шарнире. Изобретение направлено на максимальную адаптацию волновой электростанции к интенсивности морского волнения. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх