RU2462613C1

RU2462613C1 - Sea wave energy converter

Info

Publication number: RU2462613C1
Application number: RU2011113708/06A
Authority: RU
Inventors: Александр Борисович Бродский (RU); Александр Борисович Бродский; Борис Моисеевич Бродский (RU); Борис Моисеевич Бродский
Original assignee: Александр Борисович Бродский
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2012-09-27

Abstract

FIELD: power industry.

SUBSTANCE: sea wave energy converter includes upper float 1 located on the water surface, hydraulic cylinder 2 and electric generator with the rotor performing back-and-forth movement, and fixed stator. Rotor consists of constant magnets. Stator includes inductance coils. Hydraulic cylinder 2 is installed inside float 1 and represents a double-acting pump. Converter is equipped with hydraulic vibrator consisting of the cylinder filled with fluid, along the axis of which there arranged with possibility of back-and-forth movement is stepped shaft mechanically connected to generator rotor, and hydraulically through control distributing slide valve to pressure and drain chambers of hydraulic cylinder 2. Vibrator and generator is installed inside pipe 8 connecting hydraulic cylinder 2 to lower float 9, through depth control 12 connected to sea bottom. Float 9 buoyancy is higher than float 1 buoyancy.

EFFECT: higher efficiency of the proposed converter, which is achieved by conversion of low-frequency vibrations of float on sea wave surface to high-frequency vibrations of rotor of linear generator with respect to fixed magnetic conductor.

2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области морской энергетики и может быть использовано для энергоснабжения средств морского базирования.The invention relates to the field of marine energy and can be used for energy supply of sea-based facilities.

Существует проблема транспортировки энергоносителей от преобразователей энергии морских волн к потребителю энергии. Так, например, известно изобретение по патенту Великобритании (см. GB 2445951 А, 30.07.2008, F03B 13/18), где предусматривается преобразование энергии морских волн в энергию сжатой жидкости, которая под давлением закачивается в резервуары, расположенные на берегу. Однако это техническое решение относится к средствам берегового базирования и не может быть использовано вдали от берега. Энергоснабжение средств морского базирования (гидроакустических буев, бакенов и др.) с берега затруднительно.There is a problem of transporting energy carriers from energy converters of sea waves to an energy consumer. For example, the invention is known according to the British patent (see GB 2445951 A, 07/30/2008, F03B 13/18), which provides for the conversion of the energy of sea waves into the energy of a compressed liquid, which is pumped under pressure into reservoirs located on the shore. However, this technical solution relates to coast-based facilities and cannot be used away from the coast. It is difficult to supply sea-based facilities (sonar buoys, beacons, etc.) from the shore.

К настоящему времени в мире разработано и практически реализовано большое количество технологических схем, способов и устройств для преобразования энергии волн в электрическую энергию. Большинство технологических схем имеют в своем составе турбины, механические редукторы для передачи возвратно-поступательного движения воды к традиционному электрическому генератору.To date, the world has developed and practically implemented a large number of technological schemes, methods and devices for converting wave energy into electrical energy. Most technological schemes include turbines, mechanical gearboxes for transmitting reciprocating water to a traditional electric generator.

Известен патент США (см. US 2010/244451 A1, 30.09.2010, F03B 13/18), содержащий стационарную конструкцию и заглубленную плавучесть, повторяющую движение волн и преобразующую линейное движение во вращательное движение, возбуждающее генератор.A US patent is known (see US 2010/244451 A1, 09/30/2010, F03B 13/18) containing a stationary structure and in-depth buoyancy that repeats the movement of waves and converts linear motion into rotational motion that excites the generator.

Известен также патент Кореи (см. KR 20100118597 А, 05.11.2010, F03B 13/18) на устройство с плавающим и неподвижным поплавками, перемещающихся относительно друг друга и передающих вращательное движение элементу, который конвертирует энергию вращения в электрическую.A Korean patent is also known (see KR 20100118597 A, 11/05/2010, F03B 13/18) for a device with floating and fixed floats that move relative to each other and transmit rotational motion to an element that converts rotational energy into electrical energy.

Подобные устройства имеют сложную и дорогостоящую конструкцию, что снижает целесообразность их использования.Such devices have a complex and expensive design, which reduces the feasibility of their use.

Альтернативой указанным устройствам является безредукторный преобразователь, состоящий из магнитоэлектрического линейного генератора, соединенного с поплавком, лежащим на морской поверхности.An alternative to these devices is a gearless converter, consisting of a magnetoelectric linear generator connected to a float lying on the sea surface.

Известен патент России (см. RU 2037642 С1, 19.06.1995, F03B 13/16), в котором используется линейный генератор и динамический инерционный накопитель энергии, содержащий груз и упругие элементы.A patent of Russia is known (see RU 2037642 C1, 06/19/1995, F03B 13/16), which uses a linear generator and a dynamic inertial energy storage device containing a load and elastic elements.

При этом предполагается, что частота собственных колебаний ротора генератора соизмерима с характерной частотой колебаний поплавка в воде. Известно также техническое решение по международной заявке (см. WO 2009/111077 А2, 11.09.2009, F03B 13/16), в котором содержится поплавок с генератором электроэнергии, включающий корпус и катушку индуктивности, а также подвижную электромагнитную систему и пружину, связывающую систему с неподвижным, корпусом, связанным с дном. Генератор может также включать упругие регулирующие средства для согласования собственных колебаний с колебаниями поплавка.It is assumed that the natural frequency of the oscillator rotor is comparable with the characteristic frequency of the float in water. A technical solution is also known according to the international application (see WO 2009/111077 A2, September 11, 2009, F03B 13/16), which contains a float with an electric power generator including a housing and an inductor, as well as a moving electromagnetic system and a spring connecting system with a fixed body connected to the bottom. The generator may also include elastic control means to match the natural vibrations with the vibrations of the float.

Такие устройства не способны эффективно использовать энергию волн, из-за нерегулярности амплитуды, фазы и направления движения волн, малой скорости их вертикального перемещения.Such devices are not able to effectively use the energy of the waves, due to the irregularity of the amplitude, phase and direction of movement of the waves, low speed of their vertical movement.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по количеству общих признаков является устройство по патенту США (см. US 2004/251692 A1, 16.12.2004, F03B 13/12). Это устройство содержит поплавок, ротор линейного генератора и статор с витками электрической обмотки, прикрепленный к морскому дну, а между поплавком и генератором размещены соосно два гидроцилиндра разных диаметров.Closest to the proposed invention by the number of common features is the device according to the US patent (see US 2004/251692 A1, 16.12.2004, F03B 13/12). This device contains a float, a rotor of a linear generator and a stator with turns of an electric winding attached to the seabed, and two hydraulic cylinders of different diameters are placed coaxially between the float and the generator.

Эффективность описанного технического решения несколько выше предыдущих решений, использующих линейные генераторы, но остается достаточно низкой, так как электромагнитная мощность генератора зависит от амплитуды колебаний линейно, а от частоты колебаний - в третьей степени (см. М.Я.Хитерер и др. Синхронные электрические машины возвратно-поступательного движения». Санкт-Петербург, Корона принт, 2008, с.286, с.181). Хотя высота морских волн исчисляется метрами, частота колебаний поплавка, находящегося на поверхности волн является низкой и составляет доли Гц. Это не позволяет получать от таких генераторов высокую мощность.The effectiveness of the described technical solution is slightly higher than previous solutions using linear generators, but remains quite low, since the electromagnetic power of the generator depends linearly on the oscillation amplitude, and to the third degree on the oscillation frequency (see M.Ya. Chiterer et al. Synchronous electric reciprocating machines. ”St. Petersburg, Crown print, 2008, p. 286, p. 181). Although the height of the sea waves is calculated in meters, the oscillation frequency of the float located on the surface of the waves is low and is a fraction of Hz. This does not allow to obtain high power from such generators.

В условиях низкочастотных колебаний ротора принципиально трудно создать эффективную конструкцию преобразователя, использующего энергию волн, независимую от их скорости, направления и условий распространения.In conditions of low-frequency oscillations of the rotor, it is fundamentally difficult to create an effective design of the transducer that uses wave energy, independent of their speed, direction and propagation conditions.

Задачей изобретения является повышение эффективности преобразователя энергии морских волн.The objective of the invention is to increase the efficiency of the energy converter of the sea waves.

При этом технический эффект заключается в преобразовании низкочастотных колебаний поплавка, находящегося на поверхности морских волн, в высокочастотные колебания ротора линейного генератора относительно неподвижного магнитопровода, что и обеспечивает повышение эффективности заявленного преобразователя.In this case, the technical effect consists in converting low-frequency oscillations of the float located on the surface of sea waves into high-frequency oscillations of the rotor of a linear generator relative to a fixed magnetic circuit, which ensures an increase in the efficiency of the claimed converter.

Для решения поставленной задачи в преобразователь энергии морских волн, содержащий верхний поплавок, расположенный на поверхности моря, гидроцилиндр и электрический генератор с ротором, совершающим возвратно-поступательное движение, и неподвижным статором, причем ротор выполнен из постоянных магнитов, а статор содержит катушки индуктивности, введены новые признаки, а именно: гидроцилиндр установлен внутри верхнего поплавка и представляет собой насос двойного действия, содержащий напорную и сливную камеры, преобразователь энергии морских волн снабжен гидравлическим вибратором, состоящим из цилиндра, заполненного жидкостью, по оси которого размещен с возможностью возвратно-поступательного движения ступенчатый вал, механически связанный с ротором генератора, а гидравлически через управляющий распределительный золотник с напорной и сливной камерами гидроцилиндра, при этом гидравлический вибратор и электрический генератор установлены внутри трубы, соединяющей гидроцилиндр с нижним поплавком, через регулятор заглубления соединенный с морским дном, причем плавучесть нижнего поплавка существенно больше плавучести верхнего поплавка, а наружная поверхность статора неподвижно соединена с внутренней поверхностью трубы.To solve the problem, an energy converter of sea waves containing an upper float located on the sea surface, a hydraulic cylinder and an electric generator with a rotor that performs a reciprocating motion, and a fixed stator, the rotor made of permanent magnets, and the stator contains inductors, introduced new features, namely: the hydraulic cylinder is installed inside the upper float and is a double-acting pump containing pressure and drain chambers, energy converter mo of the waves is equipped with a hydraulic vibrator consisting of a cylinder filled with liquid, along the axis of which a stepped shaft is arranged with the possibility of reciprocating motion, mechanically connected with the rotor of the generator, and hydraulically through a control distribution valve with pressure and drain chambers of the hydraulic cylinder, while the hydraulic vibrator and an electric generator is installed inside the pipe connecting the hydraulic cylinder to the bottom float, through the depth regulator connected to the seabed, be substantially greater than the lower float buoyancy of the upper float and the outer surface of the stator is fixedly connected to the inner surface of the pipe.

Наилучший результат получается, если на наружной поверхности гидроцилиндра имеются ролики, с помощью которых он соединен с внутренней поверхностью верхнего поплавка с возможностью возвратно-поступательного перемещения верхнего поплавка относительно гидроцилиндра.The best result is obtained if there are rollers on the outer surface of the hydraulic cylinder with which it is connected to the inner surface of the upper float with the possibility of reciprocating movement of the upper float relative to the hydraulic cylinder.

Решение задачи обеспечивается тремя последовательными этапами преобразования энергий, производимыми предложенной конструкцией преобразователя энергии морских волн.The solution to the problem is provided by three successive stages of energy conversion produced by the proposed design of the transformer of energy of the sea waves.

Этап первый: преобразование энергии морских волн, осуществляющих низкочастотные колебания с большой амплитудой, аккумулируемой поплавком преобразователя, в энергию сжатой жидкости, находящейся в гидроцилиндре;Stage one: the conversion of the energy of sea waves that carry out low-frequency oscillations with large amplitudes, accumulated by the transducer float, into the energy of a compressed fluid in the hydraulic cylinder;

Этап второй: преобразование энергии сжатой жидкости, находящейся в гидроцилиндре, в энергию гидравлического вибратора, осуществляющего высокочастотные возвратно-поступательные колебания с малой амплитудой;Stage two: the conversion of the energy of the compressed fluid in the hydraulic cylinder into the energy of a hydraulic vibrator that performs high-frequency reciprocating oscillations with a small amplitude;

Этап третий: преобразование высокочастотных возвратно-поступательных колебаний ротора с постоянными магнитами, скрепленного с гидравлическим вибратором, в электрическую энергию, наводимую в обмотках неподвижного магнитопровода.Stage Three: the conversion of high-frequency reciprocating oscillations of a rotor with permanent magnets, bonded to a hydraulic vibrator, into electrical energy induced in the windings of a fixed magnetic circuit.

Таким образом, указанный технический результат обеспечивается тем, что низкочастотные колебания поплавка в заявленном преобразователе морских волн преобразуются в высокочастотные колебания ротора, что даже при его небольших по сравнению с высотой волн возвратно-поступательных перемещениях обеспечиваетThus, the specified technical result is ensured by the fact that the low-frequency oscillations of the float in the inventive transducer of the sea waves are converted into high-frequency oscillations of the rotor, which even with small reciprocating movements compared to the height of the waves provides

генератору высокую эффективность.generator high efficiency.

Сущность изобретения поясняется фиг.1-3, где на фиг.1 представлен общий вид преобразователя энергии морских волн, на фиг.2 - труба с гидравлическим вибратором и электрическим генератором, а на фиг.3 - схема гидравлическая вибратора.The invention is illustrated in figures 1-3, where figure 1 shows a General view of the energy converter of the sea waves, figure 2 is a pipe with a hydraulic vibrator and an electric generator, and figure 3 is a diagram of a hydraulic vibrator.

Преобразователь энергии морских волн (фиг.1) содержит верхний поплавок 1, расположенный на поверхности моря, установленный внутри поплавка 1, поршневой гидроцилиндр 2 двустороннего действия с односторонним штоком 3, со сливной камерой 4 и напорной камерой 5, разделенных герметичной перегородкой и заполненных жидкостью 6. В центре гидроцилиндра 2 расположен поршень 7, установленный с возможностью вертикального перемещения вместе с верхним поплавком 1 относительно гидроцилиндра 2, который соединен с помощью трубы 8 с нижним поплавком 9, плавучесть которого существенно больше плавучести верхнего поплавка. Нижний поплавок 9 с помощью кабель-троса 10 соединен с якорем 11, скрепленным с дном.The energy converter of sea waves (Fig. 1) contains an upper float 1 located on the sea surface, installed inside the float 1, a double-acting piston hydraulic cylinder 2 with a one-sided rod 3, with a drain chamber 4 and a pressure chamber 5, separated by a sealed partition and filled with liquid 6 In the center of the hydraulic cylinder 2 there is a piston 7, mounted with the possibility of vertical movement together with the upper float 1 relative to the hydraulic cylinder 2, which is connected via pipe 8 to the lower float 9, floating be substantially greater than that of the upper buoyancy float. The lower float 9 using a cable rope 10 is connected to the armature 11, fastened to the bottom.

Плавучесть нижнего поплавка 9 должна быть в 2-3 раза больше плавучести верхнего поплавка 1, т.к. нижний поплавок 9 должен быть устойчивым (не перемещаться в вертикальном направлении) под воздействием усилий поршневого гидроцилиндра 2 и сил трения, возникающих при колебаниях верхнего поплавка 1 на морских волнах.The buoyancy of the lower float 9 should be 2-3 times greater than the buoyancy of the upper float 1, because the lower float 9 must be stable (do not move in the vertical direction) under the influence of the forces of the piston cylinder 2 and the frictional forces arising from vibrations of the upper float 1 on sea waves.

Между частями кабель-троса 10 установлен регулятор заглубления 12, обеспечивающий необходимое расположение верхнего поплавка 1 относительно уровня моря. С электрических жил кабель-троса 10 отводится электроэнергия для ее использования по прямому назначению.Between the parts of the cable 10 is installed a depth control 12, which provides the necessary location of the upper float 1 relative to sea level. From the electrical cores of the cable cable 10, electricity is diverted for its intended use.

На наружной поверхности гидроцилиндра имеются ролики 13, с помощью которых он соединен с внутренней поверхностью поплавка 1 с возможностью возвратно-поступательного перемещения верхнего поплавка 1 относительно гидроцилиндра 2.On the outer surface of the hydraulic cylinder there are rollers 13 with which it is connected to the inner surface of the float 1 with the possibility of reciprocating movement of the upper float 1 relative to the hydraulic cylinder 2.

На фиг.2 представлена труба 8, внутри которой расположены гидравлический вибратор 14 и электрический генератор 15 возвратно-поступательного движения.Figure 2 presents the pipe 8, inside of which are located a hydraulic vibrator 14 and an electric oscillator 15 of the reciprocating motion.

Принципиальная гидравлическая схема вибратора 14 представлена на фиг.3. Гидравлический вибратор 14 содержит цилиндр 16, заполненный жидкостью 6. По оси цилиндра 16 установлен ступенчатый вал 17, распределительный золотник 18 (фиг.3), содержащий сливную линию 19, соединенную со сливной камерой 4 и напорную линию 20, соединенную с напорной камерой 5 (фиг.2).Schematic diagram of the hydraulic vibrator 14 is presented in figure 3. The hydraulic vibrator 14 comprises a cylinder 16 filled with a liquid 6. A stepped shaft 17, a control valve 18 (Fig. 3) are installed along the axis of the cylinder 16, comprising a drain line 19 connected to a drain chamber 4 and a pressure line 20 connected to the pressure chamber 5 ( figure 2).

Основным элементом гидравлического вибратора 15 является ступенчатый вал 17, нижняя ступень которого имеет больший диаметр d₁, вокруг которого образуется камера площадью S₂ и обеспечивающая движение вала вверх. Эта камера постоянно находится под давлением рабочей жидкости во время всего цикла работы. Камера, образованная вокруг верхней ступени вала диаметром d₂, имеет большую площадь S₁ и попеременно соединяется то со сливной линией 19 (разгон вверх), то с напорной линией 20 (разгон вниз). Попеременное соединение камеры рабочего хода со сливной и с напорными линиями осуществляется управляющим распределительным золотником 18. При определенном положении ступенчатого вала 17 открывается канал управления золотником 18, соединяя его с напорной линией 20. В конце перемещения сверху вниз ступенчатый вал 17 соединяет золотник со сливной линией 19, обеспечивая переключение золотника 18 в позицию по подъему ступенчатого вала 17.The main element of the hydraulic vibrator 15 is a stepped shaft 17, the lower stage of which has a larger diameter d ₁ , around which a chamber of area S _{2 is formed} and allows the shaft to move up. This chamber is constantly under pressure of the working fluid during the entire cycle of operation. The chamber formed around the upper stage of the shaft with a diameter of d ₂ has a large area S ₁ and alternately connects either to the drain line 19 (acceleration up), or to the pressure line 20 (acceleration down). The alternating connection of the working chamber with the drain and with the pressure lines is carried out by the control distribution valve 18. At a certain position of the stepped shaft 17, the control channel of the valve 18 opens, connecting it to the pressure line 20. At the end of the top-down movement, the stepped shaft 17 connects the valve with the drain line 19 , ensuring the switching of the spool 18 in position on the rise of the stepped shaft 17.

Распределительный золотник 18 выполнен с рабочими поясками разных диаметров, таким образом (на фиг.3 не показано), что со стороны одного из его торцов постоянно действует давление жидкости, а на противоположный торец действует давление как в фазе торможения, так и во время рабочего хода ступенчатого вала 17.The distribution valve 18 is made with working belts of different diameters, so (it is not shown in FIG. 3) that the pressure of the fluid constantly acts on the side of one of its ends, and the opposite end is affected by pressure both during the braking phase and during the stroke stepped shaft 17.

Описанная схема реализуется в различных моделях гидромолотов с различными конструктивными и компоновочными решениями (см. Новости рынка специальной техники и промышленного оборудования. Выпуск №79, статья №2).The described scheme is implemented in various models of hydraulic hammers with various design and layout solutions (see. News of the market of special equipment and industrial equipment. Issue No. 79, article No. 2).

Ступенчатый вал 17 соединен с ротором электрического генератора 21, содержащим постоянные магниты, которые, совершая возвратно-поступательное движение относительно магнитопровода (статора) 22, скрепленного с трубой 8, генерируют в обмотках катушек индуктивности 23 электродвижущую силу.The stepped shaft 17 is connected to the rotor of the electric generator 21, containing permanent magnets, which, making a reciprocating motion relative to the magnetic circuit (stator) 22, attached to the pipe 8, generate electromotive force in the windings of the inductors 23.

Поплавок 1, качаясь на морских волнах относительно неподвижного гидроцилиндра 2, создает в его напорной камере 5 избыточное давление в результате возвратно-поступательного движения поршня 7, скрепленного с верхним поплавком 1. Энергия сжатой жидкости аккумулируется в гидроцилиндре 2 практически при любом (отличном от нуля) уровне волнения моря, при этом потери на трение в устройстве минимизируются за счет качения поплавка 1 по роликам 13 относительно гидроцилиндра 2. Эта энергия, запасенная гидроцилиндром, пропорциональна квадрату хода поршня, соразмерного с высотой волны, площади поперечного сечения поплавка, а также частоте колебаний поплавка на волнах.The float 1, swinging on sea waves with respect to the stationary hydraulic cylinder 2, creates excessive pressure in its pressure chamber 5 as a result of the reciprocating movement of the piston 7 fastened to the upper float 1. The energy of the compressed liquid accumulates in the hydraulic cylinder 2 for almost any (non-zero) the level of sea waves, while friction losses in the device are minimized by rolling the float 1 along the rollers 13 relative to the hydraulic cylinder 2. This energy stored by the hydraulic cylinder is proportional to the square of the piston stroke ny, commensurate with the height of the wave, the cross-sectional area of the float, as well as the frequency of oscillations of the float on the waves.

Колебательная система, содержащая ступенчатый вал 17 и ротор 21, может быть рассмотрена и рассчитана как подвижной элемент гидромолота, совершающего возвратно-поступательное движение под действием давления жидкости на его рабочие поверхности.An oscillating system comprising a stepped shaft 17 and a rotor 21 can be considered and calculated as a movable element of a hydraulic hammer that performs reciprocating motion under the action of fluid pressure on its working surfaces.

Известны конструкции гидромолотов, например, фирмы SHD (Южная Корея), обладающие частотой ударов до 1200 ед. в мин (см. Прайс-лист на гидромолоты SND. Группа компаний интертехника).Known designs of hydraulic hammers, for example, the company SHD (South Korea), with a shock frequency of up to 1200 units. in min (see. Price list for hydraulic hammers SND. Group of companies intertechnika).

Преобразование энергии низкочастотных колебании морских волн (частота колебаний составляет доли Гц) с большой амплитудой колебаний (амплитуда колебаний составляет метры) в высокочастотные колебания гидравлического вибратора (частота колебаний - десятки Гц) с малой амплитудой колебаний (порядка десяти мм), реализуемых в гидравлическом вибраторе, соединенным с ротором генератора, позволяет осуществлять эффективное генерирование электрической мощности в электрических машинах возвратно-поступательного движения.Converting the energy of low-frequency vibrations of sea waves (the frequency of oscillations is a fraction of Hz) with a large amplitude of vibrations (the amplitude of oscillations is meters) into high-frequency vibrations of a hydraulic vibrator (frequency of tens of Hz) with a small amplitude of oscillations (of the order of ten mm) realized in a hydraulic vibrator connected to the rotor of the generator, allows for the efficient generation of electrical power in electric reciprocating machines.

Ниже представлено соотношение, устанавливающее связь между величиной генерируемой электромагнитной мощности, с одной стороны, амплитудой и частотой колебаний ротора генератора, с другой стороны:Below is the relationship establishing the relationship between the magnitude of the generated electromagnetic power, on the one hand, the amplitude and frequency of oscillation of the rotor of the generator, on the other hand:

P_e=¹/₂E_vm·i_m,P _e = ^_1/2 E _vm · i _m,

где Р_е - электромагнитная мощность, Вт, E_vm - амплитуда электродвижущей силы (ЭДС), В, i_m - амплитуда тока генератора, А, при этом ток i_mпропорционален произведению mb_mω³X_1m, где m - эквивалентная масса ротора генератора со ступенчатым валом вибратора, b_m - ширина постоянного магнита, ω - круговая частота периодического возмущения, X_1m - амплитуда колебаний ротора (см. М.Я.Хитерер и др. Синхронные электрические машины возвратно-поступательного движения». Санкт-Петербург, Корона принт, 2008, с.286, с.181).where P _e is the electromagnetic power, W, E _vm is the amplitude of the electromotive force (EMF), B, i _m is the amplitude of the generator current, A, while the current i _{m is} proportional to the product mb _m ω ³ X _1m , where m is the equivalent mass of the rotor generator with a stepped shaft of the vibrator, b _m is the width of the permanent magnet, ω is the circular frequency of the periodic disturbance, X _1m is the amplitude of the oscillations of the rotor (see M.Ya. Chiterer et al. Synchronous electric reciprocating machines. ”St. Petersburg, Crown Print, 2008, p. 286, p. 181).

Из соотношения следует, что электромагнитная мощность пропорциональна амплитуде колебаний ротора и круговой частоте колебаний ротора в третьей степени, т.е. вклад высокочастотных колебаний в генерирование электрической мощности является определяющим фактором.It follows from the relation that the electromagnetic power is proportional to the amplitude of the oscillations of the rotor and the circular frequency of oscillations of the rotor in the third degree, i.e. the contribution of high-frequency oscillations to the generation of electrical power is a determining factor.

Произведена оценка эффективности предлагаемого преобразователя энергии морских волн применительно к режиму волнения Охотского моря, характеризуемого следующими среднестатистическими высотами морских волн и периодов волнения:The effectiveness of the proposed transformer of the energy of the sea waves is estimated in relation to the wave regime of the Sea of Okhotsk, characterized by the following average heights of sea waves and wave periods:

- зима: высота волны 1,6 м; период 6,0 с.- winter: wave height 1.6 m; period 6.0 s

- лето: высота волны 1,3 м; период 4,5 с.(см. http://rus.ferhri.ru/okhotsk/Meteo/Meteo Volnenye regim.htm. Охотское море/ Метеорология/ Волнение/ Режим волнения).- summer: wave height 1.3 m; period 4.5 s. (see http://rus.ferhri.ru/okhotsk/Meteo/Meteo Volnenye regim.htm. Sea of Okhotsk / Meteorology / Unrest / Wave mode).

Преобразователь энергии морских волн содержит верхний поплавок площадью поперечного сечения, равной 1 м², способный вертикально перемещаться относительно гидроцилиндра на величину 2 м.The energy converter of the sea waves contains an upper float with a cross-sectional area of 1 m ² that can vertically move relative to the hydraulic cylinder by 2 m.

В работе (см. RU 2150021 С1, 27.05.2000, F03B 13/12) приведена формула для оценки мощности волновой энергоустановки, преобразующей энергию морских волн в механическую энергию колебаний поплавка Nmax=ρ·g·S·h²/4T, которая в первом приближении может быть применена для последующей оценки предлагаемого преобразователя энергии морских волн.In the work (see RU 2150021 C1, 05.27.2000, F03B 13/12), a formula is given for estimating the power of a wave power installation that converts the energy of sea waves into the mechanical energy of oscillations of a float Nmax = ρ · g · S · h ² / 4T, which a first approximation can be applied for subsequent evaluation of the proposed transformer of energy of the sea waves.

где ρ - массовая плотность воды;where ρ is the mass density of water;

g - ускорение свободного падения;g is the acceleration of gravity;

S - площадь поперечного сечения верхнего поплавка;S is the cross-sectional area of the upper float;

H - высота морской волны;H is the height of the sea wave;

Т - период волнения.T is the period of excitement.

С учетом приведенных выше режимов волнений расчетная мощность морских волн, воздействующих на преобразователь энергии, составит ~1000 Вт.Given the above wave modes, the calculated power of the sea waves acting on the energy converter will be ~ 1000 watts.

В работе (см. http://www.capitalcompany.ru/pages/guides/15/ Сваебойные гидромолоты «РОПАТ»), рассматривающей гидромолоты «ропат», отношение ударной мощности молота к потребляемой мощности насоса составляет порядка 75%, что позволяет оценивать КПД гидравлического вибратора на уровне 75%.In the work (see http://www.capitalcompany.ru/pages/guides/15/ ROPAT piling hydraulic hammers), which examines the Ropat hydraulic hammers, the ratio of the hammer impact power to the pump power consumption is about 75%, which makes it possible to estimate The efficiency of the hydraulic vibrator is 75%.

В работе (см. М.Я.Хитерер и др. Синхронные электрические машины возвратно-поступательного движения». Санкт-Петербург, Корона принт, 2008, с.286, с.181) приведены значения КПД для электрических машин возвратно-поступательного движения, который достигает 70%~80%.In the work (see M.Ya. Khiterer et al. Synchronous electric reciprocating machines. ”St. Petersburg, Korona print, 2008, p.286, p.181) the efficiency values for electric reciprocating machines are given, which reaches 70% ~ 80%.

Эффективность преобразования энергии морских волн в энергию сжатой жидкости, запасаемой в гидроцилиндре, составляет порядка 70%.The efficiency of converting the energy of sea waves into the energy of a compressed liquid stored in a hydraulic cylinder is about 70%.

Таким образом, возобновляемая мощность, генерируемая рассматриваемой конструкцией в условиях Охотского моря, составит порядка 300 Вт, при этом плотность генерируемой энергии достигает 0,3 кВт/м² в течение всего срока эксплуатации преобразователя энергии морских волн.Thus, the renewable power generated by the structure under consideration in the conditions of the Sea of Okhotsk will be about 300 W, while the density of the generated energy reaches 0.3 kW / m ² over the entire life of the marine energy converter.

В известных отечественных и зарубежных публикациях отсутствуют сведения о преобразователях энергии морских волн морского базирования с такой высокой эффективностью генерируемой энергии.In well-known domestic and foreign publications, there is no information about sea-based energy converters of sea waves with such high generated energy efficiency.

Настоящее изобретение позволит создать автономные средства морского базирования для информационно-измерительных систем с новыми, более высокими тактико-техническими показателями.The present invention will make it possible to create autonomous sea-based facilities for information-measuring systems with new, higher tactical and technical indicators.

Claims

1. The energy Converter of sea waves, containing the upper float located on the surface of the sea, a hydraulic cylinder and an electric generator with a rotor, making a reciprocating motion, and a fixed stator, and the rotor is made of permanent magnets, and the stator contains inductors, characterized in that the hydraulic cylinder is installed inside the upper float and is a double-acting pump containing pressure and drain chambers, the energy converter of the sea waves is equipped with a hydraulic vibrator m, consisting of a cylinder filled with liquid, the axis of which is arranged with the possibility of reciprocating motion of a stepped shaft mechanically connected to the rotor of the generator, and hydraulically through the control distribution valve with pressure and drain chambers of the hydraulic cylinder, while the hydraulic vibrator and electric generator are installed inside pipes connecting the hydraulic cylinder to the bottom float through a depth regulator connected to the seabed, and the buoyancy of the bottom float is significantly greater than uvuchost upper float, and the outer surface of the stator is fixedly connected to the inner surface of the pipe.

2. The Converter according to claim 1, characterized in that on the outer surface of the hydraulic cylinder there are rollers with which it is connected to the inner surface of the upper float with the possibility of reciprocating movement of the upper float relative to the hydraulic cylinder.