RU205664U1

RU205664U1 - Float wave power plant

Info

Publication number: RU205664U1
Application number: RU2021114767U
Authority: RU
Inventors: Александр Александрович Мартынов
Priority date: 2021-05-25
Filing date: 2021-05-25
Publication date: 2021-07-27

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована при производстве электрической энергии путем преобразования механической энергии волн в электрическую энергию, передаваемую в системы электропитания метеобуев, буев связи, маяков и т.п. и применяться как составная часть группы электростанций, объединенных в одну сеть для питания систем освещения пирсов, набережных и других потребителей.Техническим результатом является повышение эффективности работы поплавковой волновой электростанции за счет обеспечения непрерывности процесса преобразования энергии морских волн в электрическую энергию.Поплавковая волновая электростанция, содержащая поплавок, электрический генератор, два блока, два барабана, закрепленные на общем валу с двумя свободными концами, на каждый барабан намотан трос, причем направление намотки тросов на первый и второй барабаны противоположное, а также мультипликатор, установленный между первым свободным концом общего вала барабанов и ротором электрического генератора, дополнительно снабжена вторым поплавком, стойкой с подшипником, двумя блоками, двумя направляющими втулками штоков, вертикальными стойками, горизонтальной опорой, двумя балками, причем на первой балке закреплены две направляющие втулки штоков, а на второй балке закреплены четыре блока, каждый поплавок закреплен на штоке, размещенном в направляющей втулке штока, причем направляющие втулки штоков закреплены на первой балке таким образом, что линейное расстояние между ними равно половине длины волны, к концу каждого штока закреплен свободный конец троса, который проходит через два блока, обе балки закреплены на вертикальных стойках.The utility model relates to the field of electrical engineering and can be used in the production of electrical energy by converting mechanical wave energy into electrical energy transmitted to the power supply systems of meteorological buoys, communication buoys, lighthouses, etc. and used as a part of a group of power plants combined into one network to power the lighting systems of piers, embankments and other consumers. The technical result is to increase the efficiency of the float wave power plant by ensuring the continuity of the process of converting the energy of sea waves into electrical energy. a float, an electric generator, two blocks, two drums fixed on a common shaft with two free ends, a cable is wound on each drum, and the direction of winding the cables on the first and second drums is opposite, as well as a multiplier installed between the first free end of the common shaft of the drums and an electric generator rotor, additionally equipped with a second float, a stand with a bearing, two blocks, two rod guide bushings, vertical posts, a horizontal support, two beams, and two rod guide bushings are fixed on the first beam, and four blocks are fixed on the second beam, each float is fixed on a rod located in the rod guide sleeve, and the rod guide bushings are fixed on the first beam in such a way that the linear distance between them is equal to half the wavelength, the free end of the cable is fixed to the end of each rod, which passes through two blocks, both beams are fixed on vertical posts.

Description

Полезная модель относится к области электротехники и может использоваться при производстве электрической энергии путем преобразования механической энергии волн в электрическую энергию, передаваемую в системы электропитания метеобуев, буев связи, маяков и т.п. и применяться как составная часть группы электростанций, объединенных в одну сеть для питания систем освещения пирсов, набережных, других потребителей.The utility model relates to the field of electrical engineering and can be used in the production of electrical energy by converting mechanical wave energy into electrical energy transmitted to the power supply systems of meteorological buoys, communication buoys, lighthouses, etc. and used as an integral part of a group of power plants united in one network to power the lighting systems of piers, embankments, and other consumers.

Известна «Волновая энергетическая установка» (Патент РФ 2440510, МПК F03B 13/18, опубл. 20.01.2012 г., БИ №2), содержащая линейный электрогенератор тока, состоящий из статора и генерирующего сердечника, способного к вертикальному возвратно-поступательному движению внутри статора, полый поплавок, шток, кинематически связывающий сердечник с поплавком, вертикальные направляющие балки с двигающимися по ним опорными роликами, демпферами. Установка снабжена вертикальной стойкой и укрепленным на ней корпусом, выполненным в виде пустотелого корпуса из неметаллического материала с центральными отверстиями на своде и на днище, внутри которого размещены статор и генерирующий сердечник, при этом вертикальные направляющие балки жестко закреплены на своде и на днище корпуса, опорные ролики прикреплены к боковой поверхности генерирующего сердечника, а поплавок, имеющий днище, носовую часть, свод и вентиль, связан со штоком через шарнирное устройство, которое жестко присоединено к своду поплавка.Known "Wave power plant" (RF Patent 2440510, IPC F03B 13/18, publ. 20.01.2012, BI No. 2), containing a linear electric current generator, consisting of a stator and a generating core, capable of vertical reciprocating movement inside stator, hollow float, rod, kinematically connecting the core with the float, vertical guide beams with supporting rollers moving along them, dampers. The installation is equipped with a vertical post and a body fixed on it, made in the form of a hollow body made of non-metallic material with central holes on the roof and on the bottom, inside which the stator and the generating core are located, while the vertical guide beams are rigidly fixed on the roof and on the bottom of the body, supporting the rollers are attached to the lateral surface of the generating core, and the float, which has a bottom, a nose, a roof and a valve, is connected to the rod through a hinge device, which is rigidly attached to the float roof.

Недостатками устройства являются низкий КПД и неравномерность процесса преобразования механической энергии волн в электрическую, низкая надежность и недостаточная долговечность конструкции. Работу сложной многокомпонентной системы обеспечивают направляющие ролики, подшипники, сальники, шарниры, что усложняет изделие и влияет на надежность, особенно в условиях агрессивной среды морской воды.The disadvantages of the device are low efficiency and unevenness of the process of converting mechanical energy of waves into electrical energy, low reliability and insufficient durability of the structure. The operation of a complex multicomponent system is ensured by guide rollers, bearings, oil seals, hinges, which complicates the product and affects reliability, especially in an aggressive sea water environment.

Известна «Поплавковая волновая электростанция» (Патент РФ №2513070, МПК F03B 13/18, опубл. 20.04.2014 г., БИ №11), которая содержит обтекаемый герметичный поплавок и вертикально расположенный внутри поплавка цилиндрический корпус с размещенным в нем маятником. Маятник подвешен к концу троса, который переброшен через блок, установленный на вращающейся оси. Другой конец троса прикреплен к якорю, установленному на дне. К вращающейся оси блока присоединен ротор электрического генератора с постоянными магнитами. Статор генератора закреплен на корпусе. Обмотка статора генератора присоединена к входу зарядного устройства, а выход устройства присоединен к аккумулятору, который вместе с устройством находится в приборном отсеке в верхней части поплавка.Known "Float wave power plant" (RF Patent No. 2513070, IPC F03B 13/18, publ. 20.04.2014, BI No. 11), which contains a streamlined sealed float and a cylindrical body vertically located inside the float with a pendulum placed in it. The pendulum is suspended from the end of a cable that is thrown over a block mounted on a rotating axle. The other end of the cable is attached to an anchor mounted on the bottom. The rotor of an electric generator with permanent magnets is connected to the rotating axis of the unit. The generator stator is fixed to the casing. The stator winding of the generator is connected to the input of the charger, and the output of the device is connected to the battery, which, together with the device, is located in the instrument compartment in the upper part of the float.

Недостатками устройства является низкая эффективность преобразования механической энергии волн в электрическую энергию, вызванная малой величиной амплитуды и частоты ЭДС, наводимой в обмотке генератора, поскольку преобразование линейного перемещения поплавка во вращательное движение ротора электрического генератора осуществляется без редукции, необходимой для достижения требуемого уровня скорости вращения ротора генератора. Кроме этого, при появлении качки поплавка натяжение троса будет ослабляться и, вследствие этого, коэффициент сцепления троса с блоком будет снижаться вплоть до нулевого значения, в результате появится проскальзывание троса и прекращение передачи вращения на ротор генератора.The disadvantages of the device are the low efficiency of converting mechanical wave energy into electrical energy, caused by the small amplitude and frequency of the EMF induced in the generator winding, since the transformation of the linear displacement of the float into the rotational movement of the rotor of the electric generator is carried out without the reduction necessary to achieve the required level of rotation speed of the generator rotor ... In addition, when the float begins to swing, the tension of the cable will weaken and, as a result, the coefficient of adhesion of the cable to the block will decrease down to zero, as a result, the cable will slip and the transmission of rotation to the generator rotor will stop.

Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является «Поплавковая волновая электростанция (варианты)» (Патент № RU 2567916, МПК F03B 13/18, опубл. 10.11.2015). Поплавковая волновая электростанция, принятая за прототип, содержит обтекаемый герметичный поплавок, а также блок, закрепленный на поплавке, через который переброшен трос. К концу этого троса прикреплен вертикальный маятник. Устройство содержит также электрический генератор и якорь, установленный на дне. На поплавке закреплен дополнительный блок, а между первым и дополнительным блоком на поплавке установлены два барабана на одном валу. На первый барабан намотан трос, к концу которого прикреплен маятник, а на второй барабан намотан трос, переброшенный через дополнительный блок и прикрепленный к якорю. При этом направление намотки тросов на первый и второй барабаны противоположное. Между общим валом барабанов и ротором электрического генератора установлен мультипликатор. Мультипликатор позволит при той же самой высоте волны и угле поворота барабанов повысить частоту вращения ротора электрического генератора. При подходе волны поплавок под действием выталкивающей силы всплывает на гребень волны и расстояние носовой части поплавка, на которой расположен дополнительный блок, от дна увеличивается. Натяжение троса, прикрепленного к якорю, возрастает, трос сматывается со второго барабана и вращает его вместе с первым барабаном. При вращении первого барабана трос, закрепленный к маятнику, наматывается на первый барабан и поднимает маятник. При вращении обоих барабанов будет вращаться также и ротор электрического генератора. Электрический генератор преобразует механическую энергию вращения ротора в электрическую энергию. При спуске поплавка с гребня волны расстояние носовой части поплавка до дна уменьшается и уменьшается натяжение троса, закрепленного к якорю. Подвешенный в воде маятник создает постоянное натяжение троса, закрепленного к маятнику, и по мере опускания носовой части поплавка маятник будет опускаться и сматывать трос с первого барабана, вращая оба барабаны. При вращении второго барабана трос, закрепленный к якорю, будет наматываться на второй барабан. Вместе с обоими барабанами будет вращаться ротор электрического генератора. Наличие маятника в поплавковой волновой электростанции, принятой за прототип, является недостатком, наличие которого приводит к снижению эффективности преобразования механической энергии волн в электрическую энергию, к увеличению массы и габаритов электростанции и к снижению ее надежности. На интервале первого полупериода волны, определяемого временем передвижения поплавка от впадины волны до гребня волны, выталкивающая сила поплавка затрачивается на преодоление момента сопротивления генератора, пропорционального величине вырабатываемой электрической энергии на этом интервале периода волны, на запас потенциальной энергии маятника и на преодоление сопротивления водной среды движению маятника вверх. На интервале второго полупериода волны, определяемого временем перемещения поплавка от гребня волны до впадины волны, потенциальная энергия, запасенная маятником, затрачивается на преодоление момента сопротивления генератора, пропорционального величине вырабатываемой электрической энергии на этом интервале периода волны, на преодоление сопротивления водной среды движению маятника вниз и на преодоление подъемной силы поплавка, которая по сути ограничивает скорость перемещения маятника вниз. С учетом этого количество электрической энергии, вырабатываемой электростанцией на интервале второго полупериода волны, меньше, чем на интервале первого полупериода волны. Кроме этого, при колебаниях морской среды маятник совершает неконтролируемые колебания в морской среде, которые приводят к появлению как килевой, так и бортовой качки поплавка, что осложняет работу электростанции и понижает ее надежность.Closest to the claimed utility model is "Float wave power plant (options)" (Patent No. RU 2567916, IPC F03B 13/18, publ. 10.11.2015). The float wave power plant, taken as a prototype, contains a streamlined sealed float, as well as a block attached to the float, through which a cable is thrown. A vertical pendulum is attached to the end of this cable. The device also contains an electric generator and an anchor mounted on the bottom. An additional block is fixed on the float, and between the first and additional blocks on the float there are two drums on one shaft. A cable is wound on the first drum, to the end of which a pendulum is attached, and a cable is wound on the second drum, thrown through an additional block and attached to the anchor. In this case, the direction of winding the cables on the first and second drums is opposite. A multiplier is installed between the common shaft of the drums and the rotor of the electric generator. The multiplier will allow increasing the rotor speed of the electric generator at the same wave height and angle of rotation of the drums. When the wave approaches, the float under the action of the buoyancy force floats to the wave crest and the distance of the bow of the float, on which the additional block is located, increases from the bottom. The tension of the cable attached to the anchor increases, the cable unwinds from the second drum and rotates it along with the first drum. When the first drum rotates, the cable attached to the pendulum is wound around the first drum and lifts the pendulum. When both drums rotate, the rotor of the electric generator will also rotate. An electric generator converts the mechanical energy of the rotor rotation into electrical energy. When the float descends from the wave crest, the distance of the bow of the float to the bottom decreases and the tension of the cable attached to the anchor decreases. The pendulum suspended in the water creates a constant tension on the cable attached to the pendulum, and as the bow of the float descends, the pendulum will descend and wind the cable from the first drum, rotating both drums. When the second drum rotates, the cable attached to the anchor will be wound around the second drum. Together with both drums, the rotor of the electric generator will rotate. The presence of a pendulum in a float wave power plant, taken as a prototype, is a disadvantage, the presence of which leads to a decrease in the efficiency of conversion of mechanical wave energy into electrical energy, to an increase in the mass and dimensions of the power plant and to a decrease in its reliability. In the interval of the first half-period of the wave, determined by the time of movement of the float from the trough of the wave to the crest of the wave, the buoyant force of the float is spent to overcome the moment of resistance of the generator, which is proportional to the value of the generated electrical energy in this interval of the period of the wave, to the reserve of potential energy of the pendulum and to overcome the resistance of the water medium to movement pendulum up. In the interval of the second half-period of the wave, determined by the time of movement of the float from the crest of the wave to the trough of the wave, the potential energy stored by the pendulum is spent to overcome the moment of resistance of the generator, which is proportional to the value of the generated electrical energy in this interval of the period of the wave, to overcome the resistance of the water medium to the movement of the pendulum downward and to overcome the lifting force of the float, which essentially limits the downward movement of the pendulum. Taking this into account, the amount of electrical energy generated by the power plant in the interval of the second half-period of the wave is less than in the interval of the first half-period of the wave. In addition, during fluctuations in the marine environment, the pendulum performs uncontrolled vibrations in the marine environment, which lead to the appearance of both pitching and rolling of the float, which complicates the operation of the power plant and lowers its reliability.

Задачей является создание поплавковой волновой электростанции с улучшенными технико-экономическими, энергетическими и массагабаритными показателями.The task is to create a float wave power plant with improved technical and economic, energy and weight and size indicators.

Техническим результатом является повышение эффективности работы поплавковой волновой электростанции за счет обеспечения непрерывности процесса преобразования энергии морских волн в электрическую энергию.The technical result is to increase the efficiency of the float wave power plant by ensuring the continuity of the process of converting the energy of sea waves into electrical energy.

Технический результат достигается тем, что поплавковая волновая электростанция, содержащая поплавок, электрический генератор, два блока, два барабана, закрепленные на общем валу с двумя свободными концами, на каждый барабан намотан трос, причем направление намотки тросов на первый и второй барабаны противоположное, а также мультипликатор, установленный между первым свободным концом общего вала барабанов и ротором электрического генератора, дополнительно снабжена вторым поплавком, стойкой с подшипником, двумя блоками, двумя направляющими втулками штоков, вертикальными стойками, горизонтальной опорой, двумя балками, причем на первой балке закреплены две направляющие втулки штоков, а на второй балке закреплены четыре блока, каждый поплавок закреплен на штоке, размещенном в направляющей втулке штока, причем направляющие втулки штоков закреплены на первой балке, таким образом, что линейное расстояние между ними равно половине длины волны, к концу каждого штока закреплен свободный конец троса, который проходит через два блока, обе балки закреплены на вертикальных стойках, один конец которых закреплен в фундаменте электростанции, а второй конец закреплен на горизонтальной опоре, на которой закреплены электрический генератор, барабаны, мультипликатор и стойка с подшипником, в котором установлен второй свободный конец общего вала барабанов.The technical result is achieved by the fact that a float wave power plant containing a float, an electric generator, two blocks, two drums fixed on a common shaft with two free ends, a cable is wound on each drum, and the direction of winding the cables on the first and second drums is opposite, as well as the multiplier installed between the first free end of the common shaft of the drums and the rotor of the electric generator is additionally equipped with a second float, a stand with a bearing, two blocks, two rod guide bushings, vertical posts, a horizontal support, two beams, and two rod guide bushings are fixed on the first beam , and on the second beam four blocks are fixed, each float is fixed on a rod placed in the rod guide sleeve, and the rod guide bushings are fixed on the first beam, so that the linear distance between them is equal to half the wavelength, a free end is fixed to the end of each rod cable a, which passes through two blocks, both beams are fixed on vertical posts, one end of which is fixed in the foundation of the power plant, and the other end is fixed on a horizontal support on which an electric generator, drums, a multiplier and a stand with a bearing is installed, in which the second free the end of the common shaft of the drums.

Существенные отличия, позволяющие реализовать технический результат:Significant differences allowing to implement the technical result:

вместо массивного и объемного маятника установлен второй поплавок;instead of a massive and voluminous pendulum, a second float is installed;

каждый поплавок при подъеме от впадины волны к гребню волны передает на общий вал барабанов максимальное количество механической энергии, определяемое выталкивающей силой поплавка;each float, as it rises from the trough of the wave to the crest of the wave, transfers to the common shaft of the drums the maximum amount of mechanical energy determined by the buoyancy force of the float;

поскольку поплавки размещены в пространстве с пространственным сдвигом, равным половине длины волны, то в момент времени, когда первый поплавок достигнет гребня первой волны, второй поплавок займет положение во впадине второй волны и под действием выталкивающей силы начнет движение вверх к гребню второй волны, передавая на общий вал барабанов максимальное количество механической энергии, определяемое этой выталкивающей силой.since the floats are located in space with a spatial shift equal to half the wavelength, then at the time when the first float reaches the crest of the first wave, the second float will take a position in the trough of the second wave and, under the action of the buoyant force, will begin to move upward towards the crest of the second wave, transmitting to the total shaft of the drums is the maximum amount of mechanical energy determined by this buoyancy force.

Таким образом, на вал барабанов будет передаваться максимальное количество механической энергии без перерывов во времени. Благодаря этому повышается эффективность преобразования механической энергии морских волн в электрическую энергию при уменьшении веса и размеров электростанции.Thus, the maximum amount of mechanical energy will be transmitted to the drum shaft without interruptions in time. This improves the efficiency of converting the mechanical energy of sea waves into electrical energy while reducing the weight and size of the power plant.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. 1 приведена функциональная схема поплавковой волновой электростанции и введены следующие обозначения:The essence of the utility model is illustrated by a drawing, where in FIG. 1 shows a functional diagram of a float wave power plant and introduced the following designations:

1 - первый поплавок;1 - the first float;

2 - второй поплавок;2 - the second float;

3 - шток первого поплавка;3 - rod of the first float;

4 - шток второго поплавка;4 - rod of the second float;

5 - трос первого барабана;5 - rope of the first drum;

6 - первый барабан;6 - the first drum;

7 - трос второго барабана;7 - rope of the second drum;

8 - второй барабан;8 - the second drum;

9, 10 - блоки троса первого барабана;9, 10 - cable blocks of the first drum;

11, 12 - блоки троса второго барабана;11, 12 - cable blocks of the second drum;

13 - вал;13 - shaft;

14 - мультипликатор;14 - multiplier;

15 - стойка с подшипником;15 - stand with bearing;

16 - синхронный генератор;16 - synchronous generator;

17 - направляющая втулка штока первого поплавка;17 - guide sleeve of the rod of the first float;

18 - направляющая штока второго поплавка;18 - guide rod of the second float;

19 - балка для крепления направляющих втулок;19 - beam for fastening the guide bushings;

20 - балка для крепления направляющих блоков;20 - beam for fastening the guide blocks;

21, 22 - вертикальные стойки;21, 22 - vertical posts;

23 - горизонтальная опора.23 - horizontal support.

Устройство содержит первый поплавок 1 и второй поплавок 2, каждый из которых жестко соединен со штоками 3 и 4, соответственно. Шток 3 поплавка 1 соединен с тросом 5 первого барабана 6, а шток 4 поплавка 2 соединен с тросом 7 второго барабана 8. Трос 5 соединен с первым барабаном 6 через блоки 9 и 10, а трос 7 соединен со вторым барабаном 8 через блоки 11 и 12. Барабаны 6 и 8 закреплены на общем валу 13, один конец которого соединен с входным валом мультипликатора 14, а второй конец общего вала 13 установлен в стойке с подшипником 15. Выходной вал мультипликатора 14 соединен с ротором синхронного генератора 16. Шток 3 первого поплавка 1 размещен в направляющей втулке первого штока 17, а шток 4 второго поплавка 2 размещен в направляющей втулке второго штока 18. Направляющие втулки 17 и 18 закреплены на балке 19 с пространственным сдвигом, равным половине длины волны. Блоки 9, 10, 11 и 12 закреплены на балке 20. Балки 19 и 20 закреплены на вертикальных стойках 21 и 22, верхние концы которых закреплены на горизонтальной опоре 23, а нижние концы закреплены в фундаменте электростанции.The device contains the first float 1 and the second float 2, each of which is rigidly connected to the rods 3 and 4, respectively. The rod 3 of the float 1 is connected to the cable 5 of the first drum 6, and the rod 4 of the float 2 is connected to the cable 7 of the second drum 8. The cable 5 is connected to the first drum 6 through blocks 9 and 10, and the cable 7 is connected to the second drum 8 through blocks 11 and 12. Drums 6 and 8 are fixed on a common shaft 13, one end of which is connected to the input shaft of the multiplier 14, and the second end of the common shaft 13 is mounted in a rack with a bearing 15. The output shaft of the multiplier 14 is connected to the rotor of the synchronous generator 16. The rod 3 of the first float 1 is located in the guide bushing of the first rod 17, and the rod 4 of the second float 2 is located in the guide bushing of the second rod 18. Guide bushings 17 and 18 are fixed on the beam 19 with a spatial shift equal to half the wavelength. Blocks 9, 10, 11 and 12 are fixed on the beam 20. Beams 19 and 20 are fixed on vertical posts 21 and 22, the upper ends of which are fixed on the horizontal support 23, and the lower ends are fixed in the foundation of the power plant.

Устройство работает следующим образом. Размещение поплавков с пространственным сдвигом, равным половине длины волны, обеспечивает временной сдвиг движения поплавков 1 и 2, равный половине периода волны. С учетом этого, при движении одного поплавка от впадины волны к гребню волны под действием выталкивающей силы, второй поплавок перемещается от гребня волны к впадине очередной волны и т.д.The device works as follows. Placing the floats with a spatial shift equal to half the wavelength provides a time shift in the movement of floats 1 and 2 equal to half the wave period. Taking this into account, when one float moves from the wave trough to the wave crest under the action of the buoyancy force, the second float moves from the wave crest to the next wave trough, etc.

При движении первого поплавка 1 вверх, от впадины волны к гребню волны, шток 3 перемещается вверх, увлекая за собой трос 5 первого барабана 6. Трос 5 первого барабана 6 разматывается и приводит во вращение барабаны 6 и 8, закрепленные на общем валу 13. Барабаны при движении одного поплавка вверх совершат N оборотов, причем N=2А/L, где А - амплитуда волны, а L - длина окружности поверхности барабана, на которую наматывается трос. Вращение барабанов приводит во вращение входной и выходной валы мультипликатора 14, а также ротор синхронного генератора 16. При этом скорость вращения выходного вала мультипликатора 14 и ротора синхронного генератора 16 больше скорости вращения барабанов в i_м раз, где i_м - коэффициент редукции мультипликатора. Таким образом, при подъеме поплавка 1 от впадины волны к гребню волны ротор синхронного генератора совершит N·i_м оборотов. При подъеме поплавка 1 поплавок 2 вместе со штоком 4 опускается вниз от гребня волны к впадине волны, трос 7 наматывается на барабан 8, т.к. направление намотки тросов 5 и 7 на барабаны 6 и 8 - противоположные.When the first float 1 moves upward, from the wave trough to the wave crest, the rod 3 moves upward, dragging the cable 5 of the first drum 6 along with it. The cable 5 of the first drum 6 unwinds and drives the drums 6 and 8, which are fixed on the common shaft 13. The drums when one float moves up, N turns will be made, with N = 2A / L, where A is the wave amplitude, and L is the circumference of the drum surface on which the cable is wound. The rotation of the drums rotates the input and output shafts of the multiplier 14, as well as the rotor of the synchronous generator 16. In this case, the speed of rotation of the output shaft of the multiplier 14 and the rotor of the synchronous generator 16 is greater than the speed of rotation of the drums by the i- _th time, where i _m is the reduction factor of the multiplier. Thus, when the rise of the float 1 from the trough to the wave crest of the wave of the synchronous generator rotor make N · i _th turns. When the float 1 rises, the float 2, together with the rod 4, goes down from the crest of the wave to the trough of the wave, the cable 7 is wound on the drum 8, because the direction of winding cables 5 and 7 on drums 6 and 8 is opposite.

Движение троса 5 направляется блоками троса первого барабана 9 и 10, а движение штока 3 направляется направляющей втулкой 17. Движение троса 7 направляется блоками троса второго барабана 11 и 12, а движение штока 4 направляется направляющей втулкой 18. После завершения движения поплавка 1 от впадины волны к ее гребню выталкивающая сила поплавка 1 исчезнет и процесс преобразования механической энергии волны в электрическую энергию с помощью поплавка 1 на этом интервале времени прекратится, в это же время поплавок 2 достигнет впадины очередной волны и под действием выталкивающей силы, действующей на поплавок 2, начинает движение вверх от впадины второй волны к ее гребню, разматывая трос 7 и тем самым приводя во вращение барабаны 6 и 8. Процесс преобразования механической энергии волны в электрическую энергию продолжится, но уже с помощью поплавка 2. На интервале времени подъема поплавка 2 поплавок 1 вместе со штоком 3 перемещается вниз от гребня волны 1 к впадине волны 2, трос 5 наматывается на барабан 6, затрачивает лишь небольшую часть энергии поплавка 2 и практически не оказывает существенного влияния на эффективность преобразования энергии морской волны в электрическую энергию. Мощность, вырабатываемая поплавком 2 при подъеме от впадины второй волны к ее гребню и передаваемая на вал синхронного генератора, равна мощности, вырабатываемой поплавком 1 при подъеме от впадины первой волны до ее гребня и передаваемой на вал синхронного генератора.The movement of the cable 5 is guided by the cable blocks of the first drum 9 and 10, and the movement of the rod 3 is guided by the guide sleeve 17. The movement of the cable 7 is guided by the cable blocks of the second drum 11 and 12, and the movement of the rod 4 is guided by the guide sleeve 18. After the end of the movement of the float 1 from the wave trough to its crest, the buoyant force of the float 1 will disappear and the process of converting the mechanical energy of the wave into electrical energy with the help of the float 1 will stop at this time interval, at the same time, the float 2 will reach the trough of the next wave and, under the action of the buoyant force acting on the float 2, begins to move upward from the trough of the second wave to its crest, unwinding the cable 7 and thereby rotating the drums 6 and 8. The process of converting the mechanical energy of the wave into electrical energy will continue, but with the help of the float 2. On the time interval of the rise of the float 2, the float 1 together with rod 3 moves downward from the crest of wave 1 to the trough of wave 2, rope 5 is wound is applied to the drum 6, consumes only a small part of the energy of the float 2 and practically does not significantly affect the efficiency of converting the energy of the sea wave into electrical energy. The power generated by the float 2 when rising from the trough of the second wave to its crest and transmitted to the shaft of the synchronous generator is equal to the power generated by the float 1 when rising from the trough of the first wave to its crest and transmitted to the shaft of the synchronous generator.

Мощность, создаваемая выталкивающей силой поплавка 1 на интервале первого полупериода волны, Вт:The power created by the buoyancy force of the float 1 in the interval of the first half-period of the wave, W:

Р_попл.=F_поплʋ_в=mg4А/Т_в,R _popl. = F _popl ʋ _in = mg4A / T _in ,

где F_попл = mg - выталкивающая сила поплавка 1, Н;where F _float = mg - buoyancy force of the float 1, N;

m - масса воды, объем которой равен объему поплавка, кг;m is the mass of water, the volume of which is equal to the volume of the float, kg;

g - ускорение свободного падения, м/с²;g - acceleration of gravity, m / s ² ;

ʋ_в - скорость перемещения волны, м/с;ʋ _в - speed of movement of the wave, m / s;

ʋ_в=2А/(0,5Т_в)=4А/Т_в.ʋ _in = 2A / (0.5T _in ) = 4A / T _in .

Т_в - период волны, с.T _in - the period of the wave, s.

А - амплитуда волны, м.A - wave amplitude, m.

Масса m, выраженная в кг, числено равна объему поплавка V_п, выраженному в дм³.The mass m, expressed in kg, is numerically equal to the volume of the float V _p , expressed in dm ³ .

Электрическая мощность, вырабатываемая синхронным генератором на интервале первого полупериода волны, Р_г, Вт.Electric power generated by a synchronous generator in the interval of the first half-period of the wave, P _g , W.

Р_г.=Р_поплη_п.в.э. P _g = P _popl η _a.e.

где η_п.в.э - КПД поплавковой волновой электростанции в целом.where η _a.e. is the efficiency of the float wave power plant as a whole.

η_п.в.э= η_гη_мη_б,η _a.e. = η _g η _m η _b ,

где η_г - КПД синхронного генератора, η_г≈0,8÷0,9;where η _g is the efficiency of a synchronous generator, η _g ≈ 0.8 ÷ 0.9;

η_м - КПД мультипликатора, η_м≈0,9÷0,95;η _m - multiplier efficiency, η _m ≈ 0.9 ÷ 0.95;

η_б - КПД барабана, η_б≈0,9÷0,95.η _b - drum efficiency, η _b ≈ 0.9 ÷ 0.95.

Нетрудно установить, что η_п.в.э≈0,65÷0,81.It is easy to establish that η _a.e. ≈ 0.65 ÷ 0.81.

Используя приведенные выше расчетные соотношения можно определить объем поплавка V_п, необходимый для генерирования синхронным генератором требуемого значения электрической мощности Р_г:Using the above calculated ratios, it is possible to determine the volume of the float V _p required to generate the required value of electric power P _{g by the} synchronous generator:

V_п=Р_гТ_в /(4Аgη_п.в.э).V _p = P _g T _in / (4Agη _p.v.e. ).

Пример: необходимо определить объем поплавка при следующих исходных данных: Р_г=10000 Вт; Т_в=5с; А=2,5 м; η_п.в.э=0,75.Example: it is necessary to determine the volume of the float with the following initial data: P _g = 10000 W; T _in = 5s; A = 2.5 m; η _a.c.e. = 0.75.

V_п=Р_гТ_в/(4Аgη_п.в.э)=10000·5/(4·2,5·9,8·0,75)=680 дм³.V _p = P _g T _in / (4Agη p.h. _e ) = 10000 5 / (4 2.5 9.8 0.75) = 680 dm ³ .

Объем 680 дм³ имеет, например, поплавок, диаметр которого равен 12 дм, а высота равна 6 дм. Напомним, что заявляемая полезная модель имеет два поплавка с одинаковыми размерами.A volume of 680 dm ³ has, for example, a float with a diameter of 12 dm and a height of 6 dm. Recall that the claimed utility model has two floats with the same dimensions.

Из рассмотренного выше следует, что заявляемая поплавковая волновая электростанция преобразует энергию морских волн в электрическую энергию с постоянным уровнем эффективности, без перерывов во времени и обладает лучшими масса-габаритными характеристиками по сравнению с поплавковой волновой электростанцией, принятой за прототип, благодаря отсутствию маятника.From the above, it follows that the claimed float wave power plant converts the energy of sea waves into electrical energy with a constant level of efficiency, without interruptions in time and has better mass-dimensional characteristics in comparison with the float wave power plant, taken as a prototype, due to the absence of a pendulum.

Claims

A float wave power plant containing a float, an electric generator, two blocks, two drums fixed on a common shaft with two free ends, a cable is wound on each drum, and the direction of winding the cables on the first and second drums is opposite, as well as a multiplier installed between the first free the end of the common shaft of the drums and the rotor of the electric generator, characterized in that a second float, a stand with a bearing, two blocks, two guide bushings of the rods, vertical posts, a horizontal support, two beams are additionally introduced into the device, and two guide bushings of the rods are fixed on the first beam , and four blocks are fixed on the second beam, each float is fixed on a rod placed in the rod guide sleeve, and the rod guide bushings are fixed on the first beam in such a way that the linear distance between them is equal to half the wavelength, the free end of the cable is fixed to the end of each rod that goes through two block, both beams are fixed on vertical racks, one end of which is fixed in the foundation of the power plant, and the other end is fixed on a horizontal support, on which are fixed an electric generator, drums, a multiplier and a rack with a bearing, in which the second free end of the common shaft of the drums is installed.