RU156068U1

RU156068U1 - NAVIGATION BUOY

Info

Publication number: RU156068U1
Application number: RU2015110247/11U
Authority: RU
Inventors: Алексей Петрович Сеньков; Андрей Алексеевич Сеньков
Original assignee: Алексей Петрович Сеньков; Андрей Алексеевич Сеньков
Priority date: 2015-03-23
Filing date: 2015-03-23
Publication date: 2015-10-27

Abstract

Навигационный буй, содержащий обтекаемый герметичный корпус с цилиндрической емкостью, внутри которой в направляющих перемещается шток, на нижнем конце которого установлен стабилизирующий балласт, а внутри цилиндрической емкости на штоке закреплена упорная площадка, которая опирается на пружину, расположенную между одной из направляющих штока и упорной площадкой, в средней части на штоке установлен ротор с постоянными магнитами линейного электрического генератора, а статор линейного электрического генератора закреплен на внутренней поверхности цилиндрической емкости, обмотка статора генератора соединена со входом зарядного устройства, а выход зарядного устройства соединен с аккумулятором, от которого питается светооптическая аппаратура навигационного буя, отличающийся тем, что на конце штока со стороны стабилизирующего балласта закреплен рым, к которому присоединен конец якорной цепи.A navigation buoy containing a streamlined sealed body with a cylindrical container, inside of which a rod moves in the guides, at the lower end of which a stabilizing ballast is installed, and inside the cylindrical container a thrust platform is fixed on the rod, which rests on a spring located between one of the guides of the rod and the thrust platform , in the middle part, a rotor with permanent magnets of a linear electric generator is installed on the rod, and the stator of the linear electric generator is fixed on the inner surface of the cylindrical container, the stator winding of the generator is connected to the input of the charger, and the output of the charger is connected to the battery, from which the optical equipment of the navigation buoy, characterized in that at the end of the rod from the side of the stabilizing ballast an eye is fixed to which the end of the anchor chain is attached.

Description

Полезная модель относится к плавучим средствам навигационного оборудования, в частности к бую, предназначенному для ограждения фарватеров, а также к области электроэнергетики, в частности к электрогенерирующим установкам, использующим энергию морских волн.The utility model relates to floating equipment of navigation equipment, in particular to a buoy intended for fencing fairways, as well as to the field of electric power industry, in particular, to power generating units using the energy of sea waves.

Аналогом является, например, морской буй ледовый (патент РФ №2399546, опубликованный 20.09.2010). Морской буй содержит обтекаемый герметичный корпус, светооптическую аппаратуру на светодиодах, расположенную в головной части корпуса буя, стабилизирующий балласт, закрепленный на хвостовике буя, автономную инерционную энергетическую установку, размещенную в хвостовом отсеке корпуса буя. Автономная инерционная энергетическая установка имеет герметическую емкость цилиндрической формы, в которой расположен инерционный поршень, жестко прикрепленный пружинными амортизаторами к верхней и нижней частям емкости. Герметичная емкость соединена трубопроводом с турбиной, а рабочее колесо турбины соединено с ротором электрического генератора.An analogue is, for example, an ice sea buoy (RF patent No. 2399546, published on September 20, 2010). The sea buoy contains a streamlined sealed enclosure, light-emitting diode optical equipment located in the head of the buoy hull, stabilizing ballast mounted on the shank of the buoy, an autonomous inertial power plant located in the tail compartment of the buoy. The autonomous inertial power plant has a cylindrical hermetic container in which an inertial piston is located, which is rigidly attached by spring shock absorbers to the upper and lower parts of the tank. The sealed container is connected by a pipeline to the turbine, and the impeller of the turbine is connected to the rotor of an electric generator.

Наиболее близок к предлагаемому навигационному бую навигационный буй - патент РФ №2489301. Навигационный буй содержит обтекаемый герметичный корпус, светооптическую аппаратуру и стабилизирующий балласт. На герметичном корпусе закреплена якорная цепь, второй конец которой прикреплен к якорю. Во внутренней полости корпуса установлена цилиндрическая емкость, вдоль оси которой в направляющих, прикрепленных к цилиндрической емкости, перемещается шток. На конце штока установлен стабилизирующий балласт, на штоке неподвижно закреплена упорная площадка, которая опирается на пружину, расположенную между одной из направляющих штока и упорной площадкой. В средней части на штоке установлен ротор с постоянными магнитами линейного электрического генератора. Статор линейного электрического генератора закреплен на внутренней поверхности цилиндрической емкости и обмотка статора генератора соединена со входом зарядного устройства, а выход зарядного устройства соединен с аккумулятором, от которого питается светооптическая аппаратура.Closest to the proposed navigation buoy navigation buoy - RF patent No. 2489301. The navigation buoy contains a streamlined sealed enclosure, optical equipment and stabilizing ballast. An anchor chain is fixed on the sealed case, the second end of which is attached to the anchor. A cylindrical container is installed in the inner cavity of the housing, along the axis of which a rod moves in guides attached to the cylindrical container. A stabilizing ballast is installed at the end of the stem; a thrust pad is fixedly fixed on the rod, which rests on a spring located between one of the rod guides and the thrust pad. In the middle part, a rotor with permanent magnets of a linear electric generator is installed on the rod. The stator of the linear electric generator is fixed on the inner surface of the cylindrical container and the stator winding of the generator is connected to the input of the charger, and the output of the charger is connected to the battery, from which the light-optical equipment is powered.

В исходном состоянии прототипа при отсутствии волны ротор и статор располагаются симметрично и не смещаются друг относительно друга. При подходе волны герметичный корпус буя с цилиндрической емкостью и статором поднимается на гребень волны и смещается относительно штока со стабилизирующим балластом и ротором, при этом пружина сжимается, создает давление на упорную площадку и заставляет шток с балластом и ротором двигаться вслед за герметичным корпусом. При спуске с гребня волны герметичный корпус с цилиндрической емкостью и статором и шток с балластом и ротором двигаются навстречу друг другу. По инерции и под действием силы пружины шток проходит нейтральное положение, и теперь направление смещения штока с балластом и ротором относительно корпуса с цилиндрической емкостью и статором изменяется на противоположное. Таким образом, волны создают колебательное движение герметичного корпуса относительно стабилизирующего балласта и штока, а значит и ротора, относительно статора линейного электрического генератора. Колебательные движения ротора относительно статора преобразуются в электрическую энергию, которая поступает на зарядное устройство, заряжающее аккумулятор буя.In the initial state of the prototype in the absence of a wave, the rotor and stator are located symmetrically and do not move relative to each other. When the wave approaches, the sealed buoy body with a cylindrical tank and stator rises to the wave crest and moves relative to the rod with stabilizing ballast and rotor, while the spring is compressed, creates pressure on the thrust pad and forces the rod with ballast and rotor to follow the sealed body. When descending from the crest of the wave, the sealed housing with a cylindrical tank and stator and the rod with ballast and rotor move towards each other. By inertia and under the action of the spring force, the rod passes a neutral position, and now the direction of displacement of the rod with ballast and rotor relative to the housing with a cylindrical tank and stator is reversed. Thus, the waves create an oscillatory movement of the sealed housing relative to the stabilizing ballast and rod, and hence the rotor, relative to the stator of a linear electric generator. The oscillatory motion of the rotor relative to the stator is converted into electrical energy, which is supplied to the charger that charges the battery of the buoy.

Основными недостатками прототипа является малая мощность, большая масса и габариты навигационного буя.The main disadvantages of the prototype are low power, large mass and dimensions of the navigation buoy.

Предлагаемая полезная модель позволит создать навигационный буй большей мощности и снизить массу и габариты буя.The proposed utility model will create a navigational buoy of greater power and reduce the mass and dimensions of the buoy.

Это достигается тем, что в навигационном буе, содержащем обтекаемый герметичный корпус, светооптическую аппаратуру, цилиндрическую емкость, установленную во внутренней полости герметичного корпуса, вдоль оси которой в направляющих, прикрепленных к цилиндрической емкости, перемещается шток, стабилизирующий балласт, установленный на конце штока, упорную площадку, неподвижно закрепленную на штоке и опирающуюся на пружину, расположенную между одной из направляющих штока и упорной площадкой, ротор с постоянными магнитами линейного электрического генератора, установленный в средней части на штоке, статор линейного электрического генератора, закрепленный на внутренней поверхности цилиндрической емкости, обмотка которого соединена со входом зарядного устройства аккумулятора, якорную цепь, соединяющую навигационный буй с якорем, согласно полезной модели, якорная цепь присоединена к концу штока со стороны стабилизирующего балласта.This is achieved by the fact that in the navigation buoy containing a streamlined sealed housing, light-optical equipment, a cylindrical container installed in the inner cavity of the sealed housing, along the axis of which, in the guides attached to the cylindrical container, the rod stabilizing the ballast mounted on the end of the rod moves a pad fixedly mounted on the rod and resting on a spring located between one of the rod guides and the thrust pad, a rotor with permanent magnets of a linear electron of the generator, mounted in the middle part on the rod, the stator of the linear electric generator, mounted on the inner surface of the cylindrical tank, the winding of which is connected to the input of the battery charger, the anchor chain connecting the navigation buoy to the anchor, according to the utility model, the anchor chain is attached to the end of the rod from stabilizing ballast side.

Присоединение якорной цепи к концу штока позволит навигационному бую занять положение, при котором продольная ось буя будет расположена вертикально к спокойной поверхности воды. В таком положении амплитуда колебаний штока со стабилизирующим балластом и установленным на штоке ротором при одной и той же высоте волны будет максимальной, и значит мощность, которую будет вырабатывать электрический генератор будет больше, чем у прототипа. Вес якорной цепи сопоставим с весом стабилизирующего генератора, если цепь будет прикреплена к штоку, то вес цепи будет суммироваться с весом стабилизирующего балласта. Поэтому, уменьшив вес стабилизирующего балласта на вес якорной цепи, на выходе генератора получим ту же самую электрическую мощность. Общая масса и габариты навигационного буя при этом уменьшатся.The attachment of the anchor chain to the end of the rod will allow the navigation buoy to occupy a position in which the longitudinal axis of the buoy will be located vertically to a calm surface of the water. In this position, the amplitude of the oscillations of the rod with a stabilizing ballast and a rotor installed on the rod at the same wave height will be maximum, and therefore the power that the electric generator will generate will be greater than that of the prototype. The weight of the anchor chain is comparable to the weight of the stabilizing generator; if the chain is attached to the rod, the weight of the chain will be added to the weight of the stabilizing ballast. Therefore, reducing the weight of the stabilizing ballast by the weight of the anchor chain, we get the same electric power at the output of the generator. The total mass and dimensions of the navigation buoy will decrease.

На фиг. 1 показано осевое сечение навигационного буя.In FIG. 1 shows an axial section of a navigation buoy.

Изображенный на фиг. 1 навигационный буй имеет герметичный корпус 1, разделенный водонепроницаемыми переборками 2 на отсеки, светооптическую аппаратуру 3 и стабилизирующий балласт 4. Во внутренней полости герметичного корпуса 1 установлена цилиндрическая емкость 5, по оси которой в направляющих 6 и 7, закрепленных в цилиндрической емкости 5, расположен шток 8. На штоке 8 неподвижно закреплена упорная площадка 9, которая опирается на пружину 10, расположенную между направляющей 7 штока 8 и упорной площадкой 9. В средней части штока 8 установлен ротор 11 с постоянными магнитами линейного электрического генератора. Статор 12 линейного электрического генератора неподвижно закреплен на внутренней поверхности цилиндрической емкости 5. В верхнем отсеке 13 навигационного буя размещено зарядное устройство 14 и аккумулятор 15. Обмотка статора 12 генератора соединена со входом зарядного устройства 14, а выход зарядного устройства 14 соединен с аккумулятором 15, от которого питается светооптическая аппаратура 3 навигационного буя. К концу штока 8 прикреплен рым 16, к которому присоединена якорная цепь 17, удерживающая буй на заданном месте.Depicted in FIG. 1 navigation buoy has a sealed housing 1, separated by waterproof bulkheads 2 into compartments, light-optical equipment 3 and stabilizing ballast 4. In the inner cavity of the sealed housing 1 there is a cylindrical tank 5, the axis of which in the guides 6 and 7, mounted in a cylindrical tank 5, is located rod 8. On the rod 8 the thrust pad 9 is fixedly mounted, which rests on a spring 10 located between the guide 7 of the rod 8 and the thrust pad 9. In the middle part of the rod 8 there is a rotor 11 with constant strings of a linear electric generator. The stator 12 of the linear electric generator is fixedly mounted on the inner surface of the cylindrical container 5. In the upper compartment 13 of the navigation buoy there is a charger 14 and a battery 15. The winding of the stator 12 of the generator is connected to the input of the charger 14, and the output of the charger 14 is connected to the battery 15, from which is powered by light-optical equipment 3 navigation buoy. An eye 16 is attached to the end of the rod 8, to which an anchor chain 17 is attached, holding the buoy in place.

Навигационный буй работает следующим образом. В исходном состоянии при отсутствии волны вес стабилизирующего балласта 4, цепи 17 и жесткость пружины 10 должны быть выбраны так, чтобы ротор 11 и статор 12 располагались симметрично друг относительно друга. При подходе волны герметичный корпус 1 буя с цилиндрической емкостью 5 и статором 12 поднимается на гребень волны и смещается относительно штока 8 со стабилизирующим балластом 4, цепью 17 и ротором 11, при этом пружина 10 сжимается, создает давление на упорную площадку 9 и заставляет шток 8 с балластом 4 и ротором 11 двигаться вслед за герметичным корпусом 1, но с некоторым отставанием. При спуске с гребня волны герметичный корпус 1 с цилиндрической емкостью 5 и статором 12 и шток 8 с балластом 4, цепью 17 и ротором 11 двигаются навстречу друг другу. По инерции и под действием силы пружины 10 шток 8 проходит нейтральное положение, и теперь направление смещения штока 8 с балластом 4, цепью 17 и ротором 11 относительно корпуса 1 с цилиндрической емкостью 5 и статором 12 изменяется на противоположное. При подходе следующего гребня волны все повторяется. Таким образом, волны создают колебательное движение герметичного корпуса 1 относительно стабилизирующего балласта 4, цепи 17 и штока 8, а значит и ротора 11 относительно статора 12 линейного электрического генератора.Navigation buoy works as follows. In the initial state, in the absence of a wave, the weight of the stabilizing ballast 4, chains 17 and the stiffness of the spring 10 should be chosen so that the rotor 11 and the stator 12 are symmetrically relative to each other. When the wave approaches, the sealed buoy body 1 with a cylindrical tank 5 and stator 12 rises to the wave crest and moves relative to the rod 8 with stabilizing ballast 4, chain 17 and rotor 11, while the spring 10 is compressed, creates pressure on the thrust pad 9 and forces the rod 8 with ballast 4 and rotor 11 move after the sealed housing 1, but with some lag. When descending from the crest of the wave, the sealed housing 1 with a cylindrical tank 5 and stator 12 and the rod 8 with ballast 4, chain 17 and rotor 11 move towards each other. By inertia and under the action of the force of the spring 10, the rod 8 passes the neutral position, and now the direction of displacement of the rod 8 with the ballast 4, the chain 17 and the rotor 11 relative to the housing 1 with a cylindrical tank 5 and the stator 12 is reversed. As the next crest of the wave approaches, everything repeats. Thus, the waves create an oscillatory movement of the sealed housing 1 relative to the stabilizing ballast 4, the circuit 17 and the rod 8, and hence the rotor 11 relative to the stator 12 of the linear electric generator.

При смещении ротора 11 относительно статора 12 линейного электрического генератора в статоре обмотки индуцируется электродвижущая сила. Напряжение с выхода обмотки статора 12 подается на вход зарядного устройства 14, и с выхода зарядного устройства 14 напряжение поступает на вход аккумулятора 15, что обеспечивает подзарядку аккумулятора 15.When the rotor 11 is displaced relative to the stator 12 of the linear electric generator, an electromotive force is induced in the stator of the winding. The voltage from the output of the stator winding 12 is supplied to the input of the charger 14, and from the output of the charger 14, the voltage is supplied to the input of the battery 15, which ensures charging of the battery 15.

В прототипе якорная цепь прикреплена к точке корпуса буя, смещенной относительно продольной оси. Сила тяжести якорной цепи создает перекос буя, то есть продольная ось буя отклоняется от вертикали. В отличие от прототипа в предлагаемом навигационном буе якорная цепь 17 прикреплена не к корпусу 1, а к штоку 8, расположенному на продольной оси навигационного буя, и корпус 1 навигационного буя расположен вертикально без перекоса. Поэтому при той же самой высоте волны амплитуда колебаний штока 8 с ротором 11 в предлагаемом буе будет больше, чем у прототипа. Следовательно, у предлагаемого буя будет больше электрическая мощность генератора.In the prototype, the anchor chain is attached to a point on the buoy body, offset relative to the longitudinal axis. The gravity of the anchor chain creates a skew of the buoy, that is, the longitudinal axis of the buoy deviates from the vertical. Unlike the prototype, in the proposed navigation buoy, the anchor chain 17 is attached not to the housing 1, but to the rod 8 located on the longitudinal axis of the navigation buoy, and the housing 1 of the navigation buoy is vertically without skew. Therefore, at the same wave height, the amplitude of oscillation of the rod 8 with the rotor 11 in the proposed buoy will be greater than that of the prototype. Consequently, the proposed buoy will have more electrical power than the generator.

Сила тяжести якорной цепи 17 в предлагаемом буе суммируется с силой тяжести противовеса 4, что позволяет при той же мощности электрического генератора уменьшить вес и габариты противовеса 4, а значит, общую массу и габариты навигационного буя.The gravity of the anchor chain 17 in the proposed buoy is summarized with the gravity of the counterweight 4, which allows for the same power of the electric generator to reduce the weight and dimensions of the counterweight 4, and therefore the total weight and dimensions of the navigation buoy.

Предлагаемая схема поплавкового преобразователя энергии волн в электрическую энергию может использоваться не только как зарядное устройство аккумулятора навигационного буя, но и как автономная энергетическая установка для заряда аккумулятора какого-либо плавсредства, например, катера или яхты, либо для питания наземных потребителей электроэнергии.The proposed scheme of the float converter of wave energy into electrical energy can be used not only as a battery charger for the navigation buoy battery, but also as an autonomous power plant for charging the battery of a boat, for example, a boat or yacht, or for supplying ground-based consumers of electricity.

Claims

A navigation buoy containing a streamlined sealed housing with a cylindrical container, inside which a rod moves in the guides, a stabilizing ballast is installed on its lower end, and a thrust pad is fixed on the rod inside the cylindrical tank, which rests on a spring located between one of the rod guides and the thrust pad , in the middle part, a rotor with permanent magnets of a linear electric generator is installed on the rod, and the stator of the linear electric generator is fixed on the inside the surface of the cylindrical container, the stator winding of the generator is connected to the input of the charger, and the output of the charger is connected to the battery, from which the light-optical equipment of the navigation buoy is fed, characterized in that at the end of the rod from the side of the stabilizing ballast is fixed a ring to which the end of the anchor chain is connected .