UA148627U - Хвильова енергетична установка - Google Patents

Abstract

Хвильова енергетична установка, яка містить поплавкову конструкцію, розташовану на поверхні води з можливістю зворотно-поступального руху на хвилях, стаціонарну опору та механізм перетворення зворотно-поступального руху в обертальний, які розташовані на стаціонарній поверхні, важіль передачі зворотно-поступального руху від поплавкової конструкції до механізму перетворення руху, згідно з корисною моделлю поплавкова конструкція містить поплавковий елемент, закріплений на консолях, між консолями розміщений жорсткий з'єднувальний елемент, до якого з обох кінців шарнірно приєднані внутрішні кінці консолей, до центральної частини з'єднувального елемента жорстко приєднаний орієнтуючий кіль, важіль передачі руху виконаний із двох частин, кінці яких шарнірно з'єднані між собою, інший кінець одної частини важеля з'єднаний з центральною частиною жорсткого з'єднувального елемента через підшипникове з'єднання, інший кінець другої частини важеля з'єднаний з механізмом перетворення руху, а середня частина другої частини важеля спирається на стаціонарну опору, причому поплавкова конструкція облаштована насосним механізмом для надування-здування поплавкового елемента і пристроєм для згортання поплавкової конструкції.

Description

Корисна модель належить до гідроенергетики, зокрема до виробництва енергії шляхом перетворення енергії водяних хвиль в інші види енергії.

До цього часу у світі розроблена і практично реалізована велика кількість технологічних схем, способів та пристроїв для перетворення енергії хвиль у електроенергію.

Відомий пристрій (КК 20100118597 А, 05.11.2010) із плаваючим та нерухомим поплавками, що переміщуються відносно один одного і передають рух елемента, який конвертує енергію обертання у електричну.

Відомий пристрій (КО 2037642 С1, 19.06.1995) для перетворення енергії хвиль, що складається із лінійного генератора та динамічного інерційного накопичувача енергії, що має вантаж та пружні елементи, при цьому передбачається, що частота власних коливань ротора генератора співмірна із характерною частотою коливань поплавка у воді.

Відомий пристрій (052004/251692 А1, 16.12.2004), що складається із поплавка, ротора лінійного генератора та статора із витками електричної обмотки, що прикріплений до морського дна, а між поплавком і генератором розташовані співвісно два гідроциліндри різних діаметрів.

До недоліків всіх цих установок відноситься низький коефіцієнт корисної дії внаслідок неможливості використання поплавкових елементів великих розмірів. Також, передбачене такими конструкціями складне перетворення енергії хвилі у електроенергію призводить до значного ускладнення і подорожчання таких енергоустановок.

Як найближчий аналог обрана хвильова енергетична установка (пере /Лумлу. уошиБе.сот/маїснп?у-МІ1178550505), яка містить поплавкову конструкцію, розташовану на поверхні води з можливістю зворотно-поступального руху на хвилях, берегову опору та механізм перетворення зворотно-поступального руху в обертальний, які розташовані на стаціонарній поверхні, важіль передачі зворотно-поступального руху від поплавкової конструкції до механізму перетворення руху. При цьому механізм перетворення руху пов'язаний з генератором електроенергії.

До недоліків такої установки відноситься те, що її спорудження потребує значних капітальних затрат, безпосереднє розташування поплавків коло берега обумовлює неефективну передачу енергії хвилі, а за берегової турбулентності води, конструкція передбачає значні витрати на 1 погонний метр берегової лінії, внаслідок чого обмежений фронт

Зо прийняття енергії хвилі. Крім того, конструкція установки слабо захищена від надмірного морського хвилювання.

В основу корисної моделі поставлена задача підвищити ефективність роботи хвильової енергетичної установки шляхом створення можливості для зміни фронту робочої поверхні поплавкової конструкції в залежності від потужності енергії хвилі.

Поставлена задача вирішується тим, що у хвильовій енергетичній установці, яка містить поплавкову конструкцію, розташовану на поверхні води з можливістю зворотно-поступального руху на хвилях, стаціонарну опору та механізм перетворення зворотно-поступального руху в обертальний, які розташовані на стаціонарній поверхні, важіль передачі зворотно- поступального руху від поплавкової конструкції до механізму перетворення руху, згідно запропонованого рішення, поплавкова конструкція містить поплавковий елемент, закріплений на консолях, між консолями розміщений жорсткий з'єднувальний елемент, до якого з обох кінців шарнірно приєднані внутрішні кінці консолей, до центральної частини з'єднувального елемента жорстко приєднаний орієнтуючий кіль, важіль передачі руху виконаний із двох частин, кінці яких шарнірно з'єднані між собою, інший кінець одної частини важеля з'єднаний з центральною частиною жорсткого з'єднувального елемента через підшипникове з'єднання, інший кінець другої частини важеля з'єднаний з механізмом перетворення руху, а середня частина другої частини важеля спирається вна стаціонарну опору, причому поплавкова конструкція облаштована насосним механізмом для надування-здування поплавкового елемента і пристроєм для згортання поплавкової конструкції.

При цьому поплавковий елемент може бути виконаний у вигляді пари поплавків, кожний з яких розміщений на відповідній консолі.

Консолі поплавкової конструкції можуть бути виконані у вигляді двох балок, на яких закріплені підкрильники, що охоплюють верхню частину поплавкового елемента.

Крім того, поплавкова конструкція оснащена датчиками виміру хвилювання води, з'єднаними з механізмом автоматичного управління пристроєм для згортання поплавкової конструкції і насосним механізмом.

За найпростішим варіантом виконання пристрій для згортання поплавкової конструкції може бути виконаний у вигляді розташованої на стаціонарній поверхні лебідки, з'єднаної з кілем поплавкової конструкції.

Механізм перетворення зворотно-поступального руху в обертальний може бути виконаний у вигляді рейкової передачі.

У запропонованій конструкції передбачена можливість згортання поплавків у випадках, коли сильний вітер, шторм, або інші несприятливі погодні умови створюють загрозу щодо пошкодження поплавків. Це дозволяє створювати конструкції з великою робочою поверхнею поплавків без загрози їх поломки, і таким чином збільшувати ККД хвильових енергетичних установок.

Запропонована хвильова енергетична установка пояснюється кресленнями.

На фіг. 1 представлена запропонована хвильова енергетична установка (вигляд зверху).

На фіг. 2 представлена поплавкова конструкція у робочому стані (вигляд зверху).

На фіг. З представлена поплавкова конструкція у згорнутому стані (вигляд зверху).

На фіг. 4 представлена запропонована установка (вигляд збоку), де показано два варіанти розташування поплавкової конструкції: у робочому та у зануреному станах.

Запропонована хвильова енергетична установка містить поплавкову конструкцію 1, стаціонарну опору 2, механізм перетворення зворотно-поступального руху в обертальний 3, важіль передачі зворотно-поступального руху 4. На кресленнях представлена установка, де роль стаціонарної поверхні для опори 2 виконує узбережжя. Стаціонарною поверхнею для опори 2 може слугувати також баржа, або інше судно, не пов'язане із берегом стаціонарно.

Поплавкова конструкція 1 містить поплавковий елемент, який може мати різне виконання.

На кресленнях представлений варіант виконання поплавкового елемента у вигляді одної пари надувних поплавків 5, закріплених на консолях 6. Між консолями б розміщений жорсткий з'єднувальний елемент 7, до якого з обох кінців приєднані внутрішні кінці консолей б за допомогою шарнірно-пружинних з'єднань 8. До центральної частини з'єднувального елемента 7 жорстко приєднаний орієнтуючий кіль 9, кінець якого з'єднаний з розташованим на стаціонарній поверхні пристроєм 10 для згортання поплавкової конструкції (наприклад, з лебідкою). Слід відмітити, що можливі інші варіанти виконання поплавкового елемента, наприклад, це може бути один довгий поплавок, закріплений на двох консолях, або кілька пар поплавкових елементів, і, відповідно, передбачено кілька пар консолей.

Важіль передачі руху 4 виконаний із двох частин 11, 12, кінці яких з'єднані між собою

Зо шарнірно-пружинним з'єднанням 13. Інший кінець частини 11 важеля 4 з'єднаний з центральною частиною жорсткого з'єднувального елемента 7 через підшипникове з'єднання 14, інший кінець частини 12 важеля 4 з'єднаний з механізмом перетворення руху 3, а середня частина частини 12 важеля спирається на стаціонарну опору 2. Як показано на фіг. 1, частина 12 важеля може складатися із кількох елементів, жорстко закріплених один до одного, що забезпечує розміщення частин 11, 12 у місцях, прилягаючих до з'єднання 13, на одній лінії на водній поверхні. Поплавкова конструкція 1 облаштована насосним механізмом 15 для надування- здування поплавків 5, який з'єднаний з поплавками 5 системою шлангів 16.

Поплавкова конструкція оснащена датчиком виміру хвилювання води 17, з'єднаним з механізмом 18 автоматичного управління пристроєм 10 ї з насосним механізмом 15, а також контрольним датчиком натискання 19, розташованим під важелем 4. На дні встановлена опора 20 для спирання на неї поплавкової конструкції при зануренні.

По одному з конкретних варіантів виконання консолі поплавкової конструкції можуть бути виконані у вигляді балок, на яких закріплені підкрильники, що охоплюють верхню частину надувних поплавків.

Поплавки виготовляються у вигляді надувних балонів, розміри та форма яких оптимальні для знімання енергії із характерної хвилі конкретного узбережжя, причому поперечний розмір поплавка повинен забезпечувати максимальний діапазон зворотно-поступального руху для циклу хвиль даного регіону, а довжина поплавка визначається в залежності від довжини і форми хвиль регіону Для підвищення ефективності роботи може бути передбачено доповнення конструкції кількома стандартними модулями з додатковими парами поплавків.

Пристрій для згортання поплавкової конструкції 10 може бути виконаний у вигляді лебідки, а механізм перетворення зворотно-поступального руху в обертальний З може бути виконаний у вигляді рейкової передачі. Можливі і інші варіанти виконання цих пристроїв.

Запропонована хвильова енергетична установка працює наступним чином. У робочому стані накачані поплавки 5 коливаються на хвилях, займаючи оптимальне по відношенню до напрямку хвиль положення за рахунок поворотів кіля 9. При цьому зворотно-поступальний рух поплавків 5 через важіль 4 передається на механізм перетворення руху 3, і через трансмісію передає обертовий момент на генератор електроенергії. При виникненні надмірного хвилювання моря (шторм) важіль 4 набуває надмірного руху та натискає на датчик 19, який вмикає механізм бо управління 18. В першу чергу за допомогою насосного механізму 15 через систему шлангів 16 стравлюється повітря із поплавків 5. Спущені поплавки 5 розміщуються у підкрильниках і не створюють спротиву хвилям. Після примусового викачування основного повітря із поплавків 5 вмикається пристрій 10, наприклад, розташована на березі лебідка. При цьому кіль 9 занурюється у воду, тягнучи за собою консолі 6 з поплавками 5, і впирається на розташовану на дні опору 20, а частина 11 важеля 4 розвертається під кутом до частини 12. Послідовність здійснення операцій забезпечується наявністю шарнірно- пружинних механізмів 8, 13. Коли надмірне хвилювання водної поверхні стихає, то датчик 17 подає сигнал на механізм автоматичного управління 18. При цьому одночасно виключається робота пристрою 10 і здійснюється підкачка поплавків 5 через насосний механізм. 15. Поплавки піднімаються на поверхню, і енергетична установка поновлює роботу.

Наявність стаціонарної опори 2, на яку спирається важіль 4, що розташовується на узбережжі або на іншій стаціонарній поверхні, забезпечує мінімальну втрату коливального руху.

Відстань від поплавків 5 до опори 2 та відстань від опори 2 до механізму перетворення руху З залежить від рельєфу місцевості, енергетичної потужності хвиль та конкретних умов використання хвильової енергетичної установки. Передбачається модульна конструкція важеля, внаслідок чого можна виготовляти важелі необхідної довжини по обидві сторони від опори.

Таким чином, завдяки використанню запропонованої установки стає можливим використання поплавків достатньо великих розмірів, що у свою чергу значно підвищує ефективність роботи.

Claims (6)

ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ

1. Хвильова енергетична установка, яка містить поплавкову конструкцію, розташовану на поверхні води з можливістю зворотно-поступального руху на хвилях, стаціонарну опору та механізм перетворення зворотно-поступального руху в обертальний, які розташовані на стаціонарній поверхні, важіль передачі зворотно-поступального руху від поплавкової конструкції до механізму перетворення руху, яка відрізняється тим, що поплавкова конструкція містить поплавковий елемент, закріплений на консолях, між консолями розміщений жорсткий з'єднувальний елемент, до якого з обох кінців шарнірно приєднані внутрішні кінці консолей, до Зо центральної частини з'єднувального елемента жорстко приєднаний орієнтуючий кіль, важіль передачі руху виконаний із двох частин, кінці яких шарнірно з'єднані між собою, інший кінець одної частини важеля з'єднаний з центральною частиною жорсткого з'єднувального елемента через підшипникове з'єднання, інший кінець другої частини важеля з'єднаний з механізмом перетворення руху, а середня частина другої частини важеля спирається на стаціонарну опору, причому поплавкова конструкція облаштована насосним механізмом для надування-здування поплавкового елемента і пристроєм для згортання поплавкової конструкції.

2. Хвильова енергетична установка за п. 1, яка відрізняється тим, що поплавковий елемент виконаний у вигляді пари поплавків, кожний з яких розміщений на відповідній консолі.

3. Хвильова енергетична установка за п. 1, яка відрізняється тим, що консолі поплавкової конструкції виконані у вигляді двох балок, на яких закріплені підкрильники, що охоплюють верхню частину поплавкового елемента.

4. Хвильова енергетична установка за п. 1, яка відрізняється тим, що поплавкова конструкція оснащена датчиками виміру хвилювання води, з'єднаними з механізмом автоматичного управління пристроєм для згортання поплавкової конструкції і насосним механізмом.

5. Хвильова енергетична установка за п. 1, яка відрізняється тим, що пристрій для згортання поплавкової конструкції виконаний у вигляді розташованої на стаціонарній поверхні лебідки, з'єднаної з кілем поплавкової конструкції.

6. Хвильова енергетична установка за п. 1, яка відрізняється тим, що механізм перетворення зворотно-поступального руху в обертальний виконаний у вигляді рейкової передачі.

: 15 КІ : : : Ро: Ве : : : я - дя; : ше моя 3 а. 2 8, п А С, й ви : х : ме щі : ї 55 ше М : х , х ке : я мВ ! не : і В ня ння : малят 8 Я

: б. : їх. і : т : :

: . ода : суша Е ї Б : Я : : КВ: Ї : шин

Фіг. 1 1 дня ІЗ ск І ни КБ Кз і я . 11 4 13 12. 1 ши се не ши о Баня . 8 . Я ї Х . ко її. -шщ-е М х Й ЩЕ Гоян ОК ; х ; у У і зх КВ Я х 3 А о З и о; у ц у ї ! 2 и ше: НО х у і х ще Мох З. МН 3 ; у щ і ОН НН В ХО З і ої ТМ і І х гЯ і у, х ще. КАХ х х і о. х я : ! о х у 1 Б В Ве У і і. щі, 7 х " і

Н в. НО р І в се В : Н У і п : Б Я Я . і г. вода ; суша і 5 шт я . К;

Фіг. 2

: винна ст зд І . в се В х : 1 : Н ван Н ї і Я - НН В : й НН В : я НКУ : : з, В : НЯ : : М) Ж ї : ч- | 2 яті б 15 413.12. / : 7 М ї пннни нене вними дих зма т-- є Я НІ У х х у х м ще Де Я плн НК В х ї х У із ЩЕ Бе : НЯ х х ; я хі я : в Що Н г у Н ще щ вх 5, ша ! є : їх ННІ НІ х і: х х У М: й : пт ПЕ ОЗ х х х 3 їх ї Ко Я І й Бе ІКОНА У х. Х ве ! еще и я ї х : є не зо ВЕК; х КО Н у щ ха - : но ОО Хо ОККО ВО ВИЩ по з в он ХХУККУКХ рун куюююя , ше і, Я НЕ хх ї 2 НІ Е Й Я НК Ка: і ї ; : ї 1 хх В і ШО В 957 в/ 5/4) Я Щ : ях я ее Шан се В : б ПЕ В Я І ІК В Н вана Н ї В : ех : З і : І НУ р і Я Не В : ен НН я : й і о вода о суша : ш- : Її С І : Не: В сріг. З за С 4 4 - ї - - ях ні ва о ка Б Я з . т в т «БК Хо УКХ У ре : 4 оо дж кг Є КО зе кння Що ш НЯ я. о і - ее ЧИ жо. и ях шшй щ -щ тк м ща КУ ї мк - їй и Н Ів -- МК ЕК КМУ схе ин а В СИ У Ах жи Х я я В Її зжт м и пос а и Нв НН НН В : в ВДЕ ще ! К ї ЕК я у і І : М М ще і : к ОХ, і : ом У м Бе і ї М Кх У Н Н : з Й в; ; Її КИ ПАК ож Н : її. В ! ї УК С. вопа Н суша Й ї СК я од х Н й й Н ї п КТ і нн А Зоо ЗИ НК по

Фіг. 4