ВОЛНОВАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ

Волновая электростанция относится к гидроэнергетике, в частности, к установкам, способным вырабатывать электроэнергию, используя волновое движение поверхности воды.
Известны волновые установки, преобразующие энергию морских волн, например, в электрическую.
Известна волновая энергетическая установка, содержащая поплавки, вал отбора мощности и механизм преобразования возвратно-поступательного перемещения поплавков во вращательное движение вала. Два поплавка расположены с противоположных сторон относительно вала, а механизм преобразования состоит из храпового колеса, закрепленного на валу, и качалок, в пазах которых установлены подпружиненные зубья, взаимодействующие с храповым колесом. Каждая качалка неподвижно соединена со своим поплавком, в свою очередь, неподвижно соединенным со своим рычагом. Рычаг обеспечивает возможность свободного возвратно-поступательного перемещения поплавка при волнении водной поверхности, при этом зубья противоположных друг другу качалок направлены в разные стороны относительно храпового колеса (патент РФ №2088795 МПК F 03 В 13/16, 1997.08.27).
Указанная энергетическая установка имеет следующие недостатки: 1) необходимость относительно жесткой ориентации корпуса по вертикали в воде; 2) обязательная связь с дном водоема; 3) небольшая мощность.
Известна также поплавковая волновая электростанция, в плавучем корпусе которой расположен механический преобразователь, содержащий инерционный маятник, имеющий пружинную подвеску, установленный с возможностью вертикального возвратно-поступательного движения и кинематической связью с электрогенератором. Корпус выполнен в виде герметичной капсулы цилиндрической формы, верхняя часть которой
ограничена полусферой с радиусом равным радиусу цилиндрической части, нижняя часть ограничена сферой с радиусом большим радиуса полусферы. На внутренней поверхности цилиндрической части корпуса установлены направляющие для движения маятника. Кинематическая связь с электрогенератором выполнена в виде шарико-винтовой передачи с редуктором. В нижней части корпуса установлен динамический инерционный накопитель энергии с электромеханическим приводом двустороннего действия, соединенным с шарико-винтовой передачей, редуктором-коммутатором и вспомогательным редуктором. Частота собственных колебаний маятника соизмерима с характерной частотой колебаний капсулы в воде (патент РФ №2016227, МПК 5 F 03 В 13/20, 1993.03.04).
Недостатками данной электростанции являются: небольшая мощность, необходимость высокой точности составляющих ее деталей, сложная механика.
Задача полезной модели - повышение мощности электростанции и стабильность производства электроэнергии.
Поставленная задача решается тем, что заявленная волновая электростанция содержит плавучий корпус, механический преобразователь энергии морских волн, включающий маятник и электрогенератор. При этом плавучий корпус выполнен в виде корпуса судна с опорной мачтой. Маятник выполнен в виде дискового или шарообразного груза с возможностью возвратно-поступательного перемещения его поперек корпуса судна в направляющем элементе, закрепленном неподвижно на палубе судна. На оси маятника установлены, ориентированные поперек корпуса судна, два зубчатых сектора (правого и левого вращения), каждый из которых введен в зацепление с соответствующим зубчатым колесом, установленным на палубе судна. Электрогенератор размещен внутри корпуса судна. Вал его ротора соединен посредством регулятора оборотов
и двух редукторов (правого вращения и левого вращения) с соответствующими зубчатыми колесами.
Колебательные движения маятника в крайних точках ограничивают амортизаторы, установленные на оконечностях направляющего элемента.
Для устойчивости при большой волне корпус судна оснащен поплавковыми ограничителями крена судна.
Заявляемая волновая электростанция и прототип имеют следующие общие существенные признаки:
- волновая электростанция;
- плавучий корпус;
- механический преобразователь морских волн, включающий маятник;
- электрогенератор.
Заявляемая волновая электростанция имеет следующие отличительные существенные признаки:
- плавучий корпус волновой электростанции выполнен в виде корпуса судна с опорной мачтой;
- маятник механического преобразователя энергии морских волн выполнен в виде дискового или шарообразного груза;
- на оси маятника установлены, ориентированные поперек корпуса судна, два зубчатых сектора, закрепленные на мачте растяжками, зубья секторов введены в зацепление с двумя зубчатыми колесами, установленными на палубе судна;
- на палубе судна, для движения маятника по заданной траектории, закреплен направляющий элемент, оконечности которого оснащены амортизаторами;
- электрогенератор размещен внутри корпуса судна и вал его ротора, приводится во вращение с помощью зубчатых колес через два редуктора (правого и левого вращения) и регулятор оборотов;
- корпус судна оснащен поплавковыми ограничителями крена судна.
Перечисленная совокупность общих и отличительных существенных признаков обеспечивает достижение заявленных технических результатов во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.
Выполнение маятника в виде дискового или шарообразного груза, установленного на плавучем корпусе судна, позволяет маятнику свободно совершать колебательные перемещения, стабильно и эффективно преобразовывая энергию волн в электрическую энергию.
Установка на оси маятника двух зубчатых секторов, ориентированных поперек корпуса судна и введенных в зацепление с зубчатыми колесами, установленными на палубе, обеспечивает оптимальное механическое преобразование энергии волн любой интенсивности и тем самым повышает эффективность и стабильность работы предложенной волновой электростанции.
Установка регулятора оборотов на валу электрогенератора обеспечивает равномерное вращение вала и сглаживает неравномерные колебания волн.
На фиг.1 показана общая схема волновой электростанции.
На фиг.2 показана схема установки зубчатых секторов.
Волновая электростанция содержит плавучий корпус 1 с опорной мачтой 2, маятник 3 и электрогенератор 4, размещенный внутри плавучего корпуса 1 судна. На оси 5 маятника 3 закреплены на растяжках 6 два зубчатых сектора 7. Каждый зубчатый сектор 7 введен в зацепление с соответствующим зубчатым колесом 8, установленным на палубе судна.
Каждое зубчатое колесо 8 соединено с соответствующим редуктором 9 и регулятором оборотов 10 с валом ротора электрогенератора 4.
На палубе судна установлен направляющий элемент 11 маятника 4 с амортизаторами 12. К плавучему корпусу 1 судна крепятся поплавковые ограничители крена 13 на кронштейнах 14.
Работа волновой электростанции осуществляется следующим образом.
Волновая электростанция работает, когда судно лежит в дрейфе или стоит на якоре бортом к волне.
Под действием морских волн плавучий корпус 1 судна совершает бортовые колебания, при этом маятник 3 также начинает совершать колебательные движения, в результате зубчатые сектора 7 приходят в движение и поочередно начинают вращать зубчатые колеса 8, которые в свою очередь передают вращение на редукторы 9 и регулятор оборотов 10 и далее на вал ротора электрогенератора 4. В результате вал электрогенератора вращается и вырабатывается электрическая энергия, которая через стабилизаторы подается на потребители.
Заявляемая волновая энергетическая установка по оценкам экспертов позволит получать 200 и более киловатт/часов электроэнергии. При этом установка надежна в работе, проста в эксплуатации, легко может быть перемещена из одного района работы в другой.
В зависимости от потребности на корпусе одного судна можно установить несколько волновых электростанций.
Волновые электростанции могут быть применены как дополнительные и аварийные судовые энергетические установки. В прибрежной зоне они могут устанавливаться для обеспечения электроэнергией береговых поселков и временных рыболовецких станов. Также могут быть использованы на морских нефтедобывающих платформах.