Навигационный буй с комплексной энергоустановкой

Полезная модель относится к плавучим средствам навигационного оборудования, предназначенным для ограждения фарватеров и отдельных навигационных опасностей на судоходных акваториях.
Известен навигационный буй с комплексной энергоустановкой (патент РФ №2617607), содержащий обтекаемый герметичный корпус, разделенный водонепроницаемыми переборками на отсеки. В головной части буя расположен солнечный модуль, состоящий из набора миниатюрных фотоэлектрических элементов, снабженных линзами Френеля и собранных на сферическом основании, а также светодиодный излучатель, по периметру которого установлена солнечная батарея сферической формы. В среднем отсеке установлен аккумулятор с зарядным энергетическим устройством, а также линейный электрический генератор. В нижнем отсеке герметичного корпуса расположена цилиндрическая емкость с отверстием для доступа воды внизу и горизонтальным отводом наружу в верхней части для циркуляции воздуха. В верхней части цилиндрической емкости установлена направляющая втулка, по которой перемещается шток с генерирующим сердечником линейного электрического генератора. Шток с генерирующим сердечником установлен с возможностью вертикального перемещения внутри статора линейного электрического генератора. К нижнему концу штока прикреплен поплавок, являющийся одновременно стабилизирующим балластом.
Недостатком данной конструкции навигационного буя является отсутствие возможности полезного использования циркуляции воздуха внутри цилиндрической емкости для дополнительного вырабатывания электроэнергии.
Задачей полезной модели является повышение производительности комплексной энергоустановки навигационного буя.
Техническим результатом использования предлагаемого навигационного буя является усовершенствование его конструкции, позволяющее использовать движение воздушного потока внутри корпуса для преобразования в электроэнергию.
Навигационный буй с комплексной энергоустановкой (далее - навигационный буй) содержит обтекаемый герметичный корпус, разделенный водонепроницаемыми переборками на верхний, средний и нижний отсек. В верхнем отсеке герметичного корпуса установлен солнечный модуль, состоящий из набора миниатюрных фотоэлектрических элементов, снабженных линзами Френеля и собранных на сферическом основании. Ниже расположен светодиодный излучатель, по периметру которого установлена солнечная батарея сферической формы. В среднем отсеке установлен аккумулятор с зарядным энергетическим устройством, оснащенным механизмом подключения его к аккумулятору и преобразующим тепловую энергию Солнца в электрическую. В среднем отсеке также установлен фотодатчик наружной освещенности, а также статор линейного электрического генератора, обмотка которого соединена с входом зарядного устройства аккумулятора для питания светодиодного излучателя. В нижнем отсеке герметичного корпуса расположена цилиндрическая емкость с отверстием для доступа воды внизу и горизонтальным отводом наружу в верхней части для циркуляции воздуха. Стенки цилиндрической емкости выполнены водонепроницаемыми для обеспечения положительной плавучести и остойчивости буя. В верхней части цилиндрической емкости установлена направляющая втулка, внутри которой перемещается шток с генерирующим сердечником линейного электрического генератора. Шток с генерирующим сердечником проходит через отверстие в переборке между средним и нижним отсеками и установлен с возможностью вертикального перемещения внутри статора линейного электрического генератора. К нижнему концу штока прикреплен поплавок, являющийся одновременно стабилизирующим балластом.
Внутри горизонтального отвода цилиндрической емкости жестко закреплен ветроэлектрогенератор с винтом. Обмотка ветроэлектрогенератора соединена с зарядным устройством аккумулятора.
На фиг.1 изображен навигационный буй в рабочем положении (при наличии волны).
Навигационный буй содержит обтекаемый герметичный корпус 1, разделенный водонепроницаемыми переборками на верхний 2, средний 3 и нижний 4 отсек. В верхнем отсеке 2 герметичного корпуса 1 установлен солнечный модуль 5, состоящий из набора миниатюрных фотоэлектрических элементов, снабженных линзами Френеля и собранных на сферическом основании. Ниже расположен светодиодный излучатель 6, по периметру которого установлена солнечная батарея 7 сферической формы.
В среднем отсеке 3 установлен аккумулятор 8 с зарядным энергетическим устройством, оснащенным механизмом подключения его к аккумулятору 8 и преобразующим тепловую энергию Солнца в электрическую. В среднем отсеке 3 также установлен фотодатчик 9 наружной освещенности, а также статор 10 линейного электрического генератора, обмотка которого соединена с входом зарядного устройства аккумулятора 8 для питания светодиодного излучателя 6.
В нижнем отсеке 4 герметичного корпуса 1 расположена цилиндрическая емкость 11 с отверстием 12 для доступа воды внизу и горизонтальным отводом 13 наружу в верхней части для циркуляции воздуха. Стенки цилиндрической емкости 11 выполнены водонепроницаемыми для обеспечения положительной плавучести и остойчивости буя. В верхней части цилиндрической емкости 11 установлена направляющая втулка 14, внутри которой перемещается шток 15 с генерирующим сердечником линейного электрического генератора. Шток 15 с генерирующим сердечником проходит через отверстие в переборке 16 между средним 3 и нижним 4 отсеками и установлен с возможностью вертикального перемещения внутри статора 9 линейного электрического генератора. К нижнему концу штока 15 прикреплен полый поплавок 17, являющийся одновременно стабилизирующим балластом.
Внутри горизонтального отвода 13 цилиндрической емкости 11 жестко закреплен ветроэлектрогенератор 18 с винтом 19. Обмотка ветроэлектрогенератора 18 соединена с зарядным устройством аккумулятора 8.
Навигационный буй работает следующим образом.
В светлое время суток, независимо от положения Солнца и ориентации буя, определенная часть миниатюрных фотоэлектрических элементов солнечного модуля 5 вырабатывает электрический ток, который системой управления направляется через зарядное устройство в аккумулятор 8 для накопления. Режим работы аккумуляторного блока в этом случае циклический: днем - заряд аккумулятора, в темное время суток - разряд на светодиодный излучатель 6.
Солнечная батарея 7 предназначена для использования ее в качестве дополнительного средства выработки электрического тока путем преобразования солнечного света, а при его отсутствии путем преобразования светового потока от светодиодного излучателя 6 в электрический ток.
Команду на включение в работу светодиодного излучателя 5 подает фотодатчик 9 наружной освещенности при достижении уровня освещенности горизонтальной поверхности в 350 млк (общее требование к навигационным огням).
Параллельно, в любое время суток при наличии волнения водной поверхности, в работу включается волновой электрогенератор. Вертикальные перемещения буя на волне вызывают внутри цилиндрической емкости 11 вертикальные колебания водяного столба, которые приводят к вертикальным возвратно-поступательным перемещениям поплавка 17 вместе со штоком 15. Генерирующий сердечник штока 15, совершающего возвратно-поступательные движения внутри статора 10, изменяет магнитное поле, проходящее через катушки статора 10, возбуждая в них электрический ток, который передается в зарядное устройство аккумулятора 8.
Кроме того, при наличии волны колебания водяного столба внутри цилиндрической емкости 11 вызывают циркуляцию воздуха через горизонтальный отвод 13, что приводит во вращение винт 19 ветроэлектрогенератора 18, который вырабатывает дополнительную электроэнергию для подзарядки аккумулятора 8.
Таким образом, наличие ветроэлектрогенератора позволяет увеличить производительность энергоустановки и обеспечить дополнительную зарядку аккумулятора.