BG66183B1

BG66183B1 - Вълнови електрогенериращ буй

Info

Publication number: BG66183B1
Application number: BG10110279A
Authority: BG
Inventors: Румен Урумов
Original assignee: Румен Урумов
Priority date: 2008-12-16
Filing date: 2008-12-16
Publication date: 2011-11-30
Also published as: BG110279A

Abstract

Вълновият електрогенериращ буй намира приложение в енергетиката. Произвежданата от него електроенергия е напълно екологично чиста и се добива от практически неизчерпаем източник на възобновяема енергия - енергията на морските вълни. Вълновият електрогенериращ буй включва корпус (23), в който е разположен силов агрегат. Корпусът (23) е закотвен към морското дъно чрез основен кабел (7) и система за закотвяне (27). В корпуса (23) са разположени куха ос (1), през която преминава основният кабел (7), ротиращ около кухата ос (1), горен маховик (2а) и система от зъбни колела (3) и (9с), задвижващадолния маховик (2в). В корпуса (23) са предвидени херметично затворени тороидални обеми (24), гарантиращи непотопяемостта му. Силовият агрегат включва освен маховиците (2а, 2б) системата от зъбни колела (9в, 9), и храпов механизъм (8), макара (4) на основния кабел, макара на ластичното въже (5), ластичното въже (6), ос на задвижващия механизъм (31) и електрогенератори (12). Предвидени са още електронен блок (14), светлинна сигнализация (19) и предпазна гумена лайсна (18).

Description

(54) ВЪЛНОВИ ЕЛЕКТРОГЕНЕРИРАЩ БУЙ Област на техниката

Изобретението намира приложение в областта на енергетиката. Вълновият електрогенериращ буй е електродобивно съоръжение, трансформиращо енергията на морските вълни в електроенергия, и ползващо практически неизчерпаем източник на възобновяема енергия.

Предшестващо състояние на техниката

Известни са опити за създаването на брегови, стационарни съоръжения, трансформиращи енергията на морските вълни в електроенергия.

Най-общо те са два вида:

Преминаващите вълни завъртат класическо водно колело (водна турбина), като впоследствие енергията му се акумулира и трансформира в електроенергия и съоръжения, при които вследствие подемната сила на преминаващите вълни, поплавък, свързан с лостова система или въже, извършва възвратно-постъпателно движение по вертикала. Посредством гребенен, зъбчат или мотовилков механизъм цикличното постъпателно движение се преобразува в ротационно, като впоследствие се акумулира и трансформира в електроенергия.

Известни са и съоръжения, при които механичната енергия на възвратно-постъпателното движение на морските вълни чрез бутална система се трансформира в пневматична, или хидравлична, а впоследствие отново в механична и чрез електрогенератори в електроенергия.

Съществени технически проблеми при физическата реализация на досегашните разработки патенти US 2008/0217921 Al; US 4,851,704 и US 4,228,360 са стационарността на повечето от тях, подлагането им на разрушителната сила на разбиващите се в бреговата ивица морски вълни, сложността на конструкцията им и при някои от тях вследствие на многократното преобразуване на енергията - нисък коефициент на полезно действие.

Най-близко до настоящото изобретение Вълнови електрогенериращ буй е техническото решение на съоръжение, добиващо електроенергия от енергията на морските вълни, описано в заявка за патент BG 109447 А. Пои него, чоез три бетонови котви, разположени на 120°, и три закотвящи въжета, прикрепени в горния си край през отклоняващи ги надолу ролки към “йо-йо” механизъм, възвратно-постъпателното движение на съоръжението, породено от “Архимедовата” подемна сила на преминаващите морски вълни се трансформира във въртеливо. Въртеливото движение чрез редуктор се предава на акумулатор на механична енергия - маховик, представляващ ротор на електрогенератор, индуктиращ при въртенето си електроенергия в статорна намотка, разположена около него.

Техническите проблеми при реализацията на съоръжението, описано в заявка за патент BG 109447 А се свеждат до следното:

- наличие на сложна система за закотвяне, състояща се от три закотвящи въжета и три котви, разположени върху морското дъно на 120°;

- директен контакт на подвижни части от задвижващия механизъм с агресивна околна среда;

- наличие на инерционни сили и сили на триене, способстващи за завъртане на съоръжението около вертикалната му ос, и вследствие на това усукване на трите закотвящи въжета, и преустановяване на функционирането му;

- сложността на изработката и необходимостта от висока точност при физическата реализация на задвижващия механизъм.

Техническа същност на изобретението

Гореупоменатите технически проблеми са решени чрез вълнови електрогенериращ буй, състоящ се от една система за закотвяне и корпус, във вътрешността на който изцяло е разположена механична система за пряко трансформиране на възвратно-постъпателното движение във въртеливо. Тя е свързана с акумулатор на механична енергия, съвместяващ функциите на компенсатор на инерционните сили и силите на триене, и вследствие нажироскопичния ефект и на динамичен стабилизатор на съоръжението, изпълнен като реверсивно свързани четен брой маховици, и електрогенератори.

Системата за закотвяне е свързана с корпуса на съоръжението посредством основен кабел, преминаващ във вътрешността на корпуса през куха ос, като е захванат и навит върху макара на основния кабел. Същата е свързана механично с макара на ластичното въже, върху

66183 Bl която е захванато и навито ластичното въже.

Двете макари лагеруват върху ос на задвижващия механизъм, неподвижно захваната за рамата на съоръжението. Същевременно макарата на основния кабел чрез храповиков, или друг зацепващ механизъм със свободен ход се свързва с предаващо зъбно колело, лагерувано върху оста на задвижващия механизъм. Предаващото зъбно колело е куплирано към зъбно колело, монтирано върху горния маховик, лагеруван върху кухата ос, към който са куплирани електрогенератори. Чрез система от зъбни колела (зъбни колела, монтирани на маховиците и междинни зъбни колела) горният маховик реверсивно се свързва с последващите реверсивно свързани един спрямо друг маховици, лагерувани върху кухата ос.

Вълновият електрогенериращ буй притежава редица допълнителни качества и предимства, а именно:

- опростена система за закотвяне, състояща се от една котва, или закотвяща система и един закотвящ основен кабел;

- липса на подвижни детайли на задвижващия механизъм, които да са изложени на въздействието на агресивната околна среда;

- липса на инерционни сили и сили на триене, които да предизвикат завъртане на съоръжението около вертикалната му ос;

- липса на три закотвящи кабела, които при евентуалното си усукване да преустановят функционирането на съоръжението;

- относителна простота на съоръжението и липса на специални изисквания при реализацията му, обуславящи относително ниската му производствена цена.

Посочените качества на вълновия електрогенериращ буй го правят изключително ефективен източник на алтернативна електроенергия.

Система от няколко вълнови електрогенериращи буйове, разположени по подходящ начин, може да предпазва бреговата ивица от абразия, същевременно произвеждайки екологично чиста електроенергия при ниска себестойност.

Пояснение на приложените фигури

Фигура 1 изобразява общия вид на вълнови електрогенериращ буй (напречен разрез);

фигура 2 - поглед отгоре на силовия агрегат на вълновия електрогенериращ буй;

фигура 3 - вариант на силов агрегат на вълновия електрогенериращ буй с вграден многофазен динамогенератор;

фигура 4 - схематично решение на силовия агрегат на вълновия електрогенериращ буй;

фигура 5 - вариант на силов агрегат на вълновия електрогенериращ буй със задвижваща механична система на базата на зъбчата рейка (гребенов механизъм).

Приложената легенда описва и спомага за идентифицирането на отделните детайли на съоръжението.

Примери за изпълнение на изобретението

Вълновият електрогенериращ буй трансформира възвратно-постъпателното движение, предизвикано от преминаващите вълни във въртеливо движение на два маховика, ротиращи в противоположни посоки, с цел взаимно неутрализиране на възникващите инерционни сили и силите на триене, при което се предотвратява завъртането на съоръжението около вертикалната му ос. Същевременно маховиците съвместяват функциите на акумулатори на механична енергия и вследствие на жироскопичния ефект - динамичен стабилизатор на съоръжението, като отдават акумулираната кинетична енергия в промеждутъка между две последователно преминаващи вълни на куплирани електрогенератори.

Принципна схема на вълновия електрогенериращ буй е посочена на фиг. 1, а схема на силовия му агрегат на фиг. 4, фиг. 2 и фиг. 3, където фиг. 2 представлява поглед отгоре, фиг. 3 вариант на вълнови електрогенериращ буй с вграден многофазен динамогенератор с монтирани в маховиците магнити 34 и разположени между тях бобини 35, а фиг. 5 вариант на задвижващ механизъм на вълновия електрогенериращ буй със зъбчата рейка 32 и куплирано към нея задвижващо зъбно колело 9А.

В корпуса 23 на вълновия електрогенериращ буй, в метална конструктивна рама 16, е разположен силовия агрегат. Върху горната част на корпуса 23 са разположени предупредителни сигнални светлини 19, радарен отражател 33, пробка за текущо смазване 20, свързана с резервоара за смазочна течност 30, скоба за прикачване

66183 Bl на буксирното въже 22, куплунг 21 за прикачване на ел. кабел за отвеждане на генерираната електроенергия и отвор (изход) на осушителната система 17.

Корпусът 23 на вълновия електрогенериращ буй е опасан от предпазна гумена лайстна 18 и в него е отформован затворен тороидален обем 24, гарантиращ непотопяемостта му.

При повдигане на корпуса 23 на вълновия електрогенериращ буй вследствие на преминаване на вълна, респективно се повдига и силовият агрегат, при което мъртво закотвения със система за закотвяне 27 и чрез последователно свързаните талреп 25 и вирбел 26, основен кабел 7, преминаващ в корпуса 23 през куха ос 1, се развива от макарата на основния кабел 4, върху която е захванат и навит, като предизвиква завъртането й около оста на задвижващия механизъм 31. Храповиковият механизъм 8, с помощта на задържащото устройство 10 и центробежния регулатор 32, зацепва свързаните макари 4 и 5 към предаващото зъбно колело 9в, като му придава въртеливо движение.

Чрез предаващото зъбно колело 9в, куплирано към монтирано върху горния маховик 2а приемащо зъбно колело 9, въртеливото движение се предава на горния маховик 2а, лагеруван върху кухата ос 1, през която преминава основният кабел 7. Системата от междинно зъбно колело 3 и монтираните върху маховиците зъбни колела 9с задвижва лагерувания върху кухата ос 1 долен маховик 2в в противоположна посока от посоката на ротиране на горния маховик 2а с цел взаимно компенсиране на възникналите инерционни сили и сили на триене, които биха предизвикали завъртане на вълновия електрогенериращ буй около вертикалната му ос.

Чрез куплирани към горния маховик 2а електрогенератори 12, кинетичната енергия на маховиците 2а и 2в се трансформира в електроенергия и чрез блок на изправителите 13 и блок електроника 14 се отвежда до куплунга 21 за прикачане на ел. кабел за отвеждане на генерираната електроенергия.

В най-ниската част на корпуса 23 на вълновия електрогенериращ буй е монтирана осушителна помпа 11, куплирана към долния маховик 2в, която чрез тръба на осушителната система 15 и през изхода 17 на същата, отводнява вълновия електрогенериращ буй от евентуално про никнала вода в корпуса му.

Същевременно, при придвижването на вълновия електрогенериращ буй нагоре, върху макарата на ластичното въже 5 се навива обтегнато ластично въже 6. При преминаването на вълната, вълновият електрогенериращ буй започва да се придвижва надолу. Развитият основен кабел 7 се обира вследствие развиването на ластичното въже 6 от макарата на ластичното въже

5. Храповиковият механизъм 8 отцепва свързаните макари 4 и 5 от предаващото зъбно колело 9в, при което системата на силовия агрегат се привежда в първоначално положение. При това, вълновият електрогенериращ буй продължава да произвежда електроенергия вследствие на акумулираната кинетична енергия в маховиците 2а и 2в до преминаването на следващата вълна.

Поради цикличността на преминаване на вълните, съоръжението вълнови електрогенериращ буй осигурява непрекъснато производство на електроенергия.

Приложение на изобретението

Вълновият електрогенериращ буй е електродобивно съоръжение, притежаващо голяма ефективност, мобилност и екологична чистота. Експлоатацията му е възможна по цялото ни черноморско крайбрежие, както и навсякъде където има крайбрежни вълни. Разполагането на вълнови електрогенериращи буйове в енергийни паркове, разположени в зоните на силно абразионно действие на вълните, би намалило и преустановило рушенето на бреговата ивица.

Използването на практически неизчерпаемия възобновяем източник на енергия - енергията на морските вълни, мобилността и непретенциозността на съоръжението вълнови електрогенериращ буй обуславят възможността за използването му, като енергоизточник на заводи за производство на сгъстени газове (кислород и водород) както и за извличане на редки минерали от морската вода на база електрохимични процеси с морско базиране, включително и в открито море.

Легенда

1. Куха ос

2а. Горен маховик

2в. Долен маховик

3. Междинно зъбно колело

66183 Bl

4. Макара на основния кабел

5. Макара на ластичното въже

6. Ластично въже

7. Основен кабел

8. Храповиков механизъм

9. Приемащо зъбно колело

9а. Задвижващо зъбно колело

9в. Предаващо зъбно колело

9с. Зъбно колело

10. Задържащо устройство

11. Осушителна помпа

12. Електрогенератори

13. Блок изправители

14. Блок електроника

15. Тръба на осушителната помпа

16. Рама

17. Изход на осушителната система

18. Предпазна гумена лайстна

19. Сигнални светлини

20. Пробка за текущо смазване

21. Куплунг

22. Скоба за прикачане на буксирното въже

23. Корпус

24. Затворен тороидален обем

25. Талреп

26. Вирбел

27. Система за закотвяне

28. Ниво на водоизместване на буя

29. Ниво на работния обем

30. Резервоар за смазочна течност

31. Ос на задвижващия механизъм

32.Зъбчата рейка

33. Радарен отражател

34. Магнити

35. Индукционни бобини

Claims

Патентни претенции

1. Вълнови електрогенериращ буй, състоящ се от система за закотвяне и корпус, във вътрешността на който е разположена механична система за трансформиране на възвратно-постъпателното движение във въртеливо, включваща макари и зъбни колела, която е свързана с акумулатор на механична енергия (маховици) и електрогенератори, характеризиращ се с това, че системата за закотвяне (27) е свързана с корпу са (23) посредством основен кабел (7), преминаващ в корпуса (23) през куха ос (1), захванат и навит върху макара на основния кабел (4), свързана с макара на ластичното въже (5), върху която е захванато и навито ластично въже (6), при което двете макари (4, 5) лагеруват върху ос на задвижващия механизъм (31), неподвижно захваната за рама (16), монтирана в корпуса (23), като макарата на основния кабел (4) чрез храповиков механизъм (8) се свързва с предаващо зъбно колело (9в), лагерувано върху оста на задвижващия механизъм (31) и куплирано към зъбно колело (9), монтирано върху горния маховик (2а), лагеруван върху кухата ос (1), към който са куплирани електрогенератори (12), а системата от зъбни колела (3 и 9с) свързва реверсивно маховика (2а) с лагерувания върху кухата ос (1) долен маховик (2в).

2. Вълнови електрогенериращ буй съгласно претенция 1, при който мъртво закотвения чрез система за закотвяне (27) основен кабел (7) в горния си край е свързан със зъбчата рейка (32) частично поместена в кухата ос (1), към която е куплирано задвижващо зъбно колело (9а), свързано с макарата на ластичното въже (5), и лагерувани върху оста на задвижващия механизъм (31), като задвижващото зъбно колело (9а) чрез храповиковия механизъм (8) е свързано и с останалите последващи механизми на вълновия електрогенериращ буй.

3. Вълнови електрогенериращ буй съгласно претенция 1, при който маховиците (2а и 2в) са изпълнени като ротори на вграден многофазен динамогенератор, като в тях са вградени секторно разположени магнити (34), а в пространството между маховиците (2а и 2в) са разположени тороидално секторни индукционни бобини (35).

4. Вълнови електрогенериращ буй съгласно претенция 1, при който акумулаторът на механична енергия е съставен от четен брой маховици (2а, 2в), лагерувани върху кухата ос (1), които са свързани реверсивно един спрямо друг с междинно зъбно колело (3).

Приложение: 5 фигури

66183 Bl