Волновая энергетическая установка

Полезная модель относится к области производства электроэнергии путем преобразования механической энергии, например энергии морских волн, в электрическую.
Известна поплавковая волновая электростанция (RU заявка 2007130120, опубл. 20.02.2009), состоящая из герметичного плавучего корпуса, имеющего внутреннюю полость с размещенным в ней преобразователем энергии, представляющим собой линейный электрогенератор, включающий обмотки статора и индуктор, установленные концентрично с возможностью относительного вертикального возвратно-поступательного движения. При этом индуктор, снабженный сердечником, выполнен из нескольких кольцевых секций постоянных магнитов, состыкованных одноименными полюсами, обмотки статора выполнены отдельно для каждой секции и соединены между собой по одноименному направлению тока и неподвижно закреплены на стенке полости корпуса, а постоянные магниты индуктора выполнены в виде инерционной массы. Волновая электростанция снабжена вертикальной опорой, установленной на дне водоема и проходящей через полость герметичного плавучего корпуса, имеющего возможность перемещения вдоль этой опоры. Недостатками являются низкий КПД и неравномерность процесса преобразования механической энергии волн в электрическую.
Известна волновая энергетическая установка (патент РФ №2440510) содержит вертикальную стойку, неподвижно установленную в грунте водоема, и укрепленный на ней корпус, в котором размещен линейный электрогенератор тока, состоящий из статора и генерирующего сердечника, способного к вертикальному возвратно-поступательному движению внутри статора, поплавок, шток, кинематически связывающий генерирующий сердечник с поплавком. Внутри корпуса размещены статор и генерирующий сердечник. Генерирующий сердечник имеет возможность к вертикальному возвратно-поступательному движению внутри статора благодаря опорным роликам, которые перемещаются по вертикальным направляющим балкам, жестко закрепленных на своде и днище корпуса. Вертикальные направляющие балки и опорные ролики обеспечивают движение генерирующего сердечника внутри статора с сохранением зазора между ними. Для ограничения хода подвижной части конструкции, состоящей из поплавка и жестко присоединенных друг к другу штока и генерирующего сердечника, на концах вертикальных направляющих балок размещены демпферы.
Недостатком данной волновой энергетической установки является низкая скорость перемещения генерирующего сердечника внутри статора при набегании волны.
Задачей полезной модели является усовершенствование конструкции волновой энергетической установки, позволяющее увеличить КПД.
Техническим результатом использования предлагаемой волновой энергетической установки является увеличение скорости перемещения генерирующего сердечника внутри статора.
Технический результат достигается предлагаемой волновой энергетической установкой, содержащей вертикальную стойку, неподвижно установленную, например, в грунте водоема, и укрепленный на ней корпус, в котором размещен линейный электрогенератор тока, состоящий из статора и генерирующего сердечника, способного к вертикальному возвратно-поступательному движению внутри статора. Корпус выполнен в виде пустотелого короба из неметаллического материала с центральными отверстиями на своде и на днище. Генерирующий сердечник со штоком имеет возможность к вертикальному возвратно-поступательному движению внутри статора благодаря опорным роликам, которые перемещаются по вертикальным направляющим балкам, жестко закрепленным на своде и днище корпуса. Опорные ролики прикреплены к боковой поверхности генерирующего сердечника. Для ограничения хода генерирующего сердечника на концах вертикальных направляющих балок размещены демпферы. Волновая энергетическая установка содержит коромысло, кинематически связывающее шток генерирующего сердечника с верхним концом штанги, на нижнем конце которой посредством шарнирного устройства закреплен поплавок. Коромысло закреплено на кронштейне с возможностью поворота посредством опоры коромысла. Концы штанги и штока соединены с коромыслом с возможностью поворота посредством шарниров расположенных на середине и конце коромысла на расстояниях соответственно  и  относительно опоры коромысла. Рычаг для обеспечения вертикального положения штанги с поплавком при повороте коромысла, расположен параллельно коромыслу, одним концом закреплен на кронштейне с возможностью поворота посредством шарнира, а другим концом соединен со штангой с возможностью поворота посредством шарнира. Корпус установлен на кронштейне с возможностью поворота посредством шарнира. Кронштейны жестко закреплены на вертикальной стойке.
На фиг. 1 изображена волновая энергетическая установка в нейтральном положении поплавка. На фиг. 2 изображена волновая энергетическая установка в крайнем верхнем положении поплавка.
Волновая энергетическая установка содержит (фиг. 1) вертикальную стойку 1, неподвижно установленную, например, в грунте водоема 2, и укрепленный на ней корпус 7, в котором размещен линейный электрогенератор тока 3, состоящий из статора 12 и генерирующего сердечника 13, способного к вертикальному возвратно-поступательному движению внутри статора 12. Корпус 7 выполнен в виде пустотелого короба из неметаллического материала с центральными отверстиями 10 и 11 на своде 8 и на днище 9. Генерирующий сердечник 13 со штоком 5 имеет возможность к вертикальному возвратно-поступательному движению внутри статора 12 благодаря опорным роликам 14, которые перемещаются по вертикальным направляющим балкам 6, жестко закрепленным на своде 8 и днище 9 корпуса 7. Опорные ролики 14 прикреплены к боковой поверхности генерирующего сердечника 13. Для ограничения хода генерирующего сердечника 13 на концах вертикальных направляющих балок 6 размещены демпферы 15. Волновая энергетическая установка содержит коромысло 16, кинематически связывающее шток 5 генерирующего сердечника 13 с верхним концом штанги 17, на нижнем конце которой посредством шарнирного устройства 18 закреплен поплавок 4. Коромысло 16 закреплено на кронштейне 19 с возможностью поворота относительно опоры коромысла 20.
Концы штанги 17 и штока 5 соединены с коромыслом 16 с возможностью поворота посредством шарниров соответственно 21 и 22, расположенных на середине и конце коромысла 16 на расстояниях соответственно  и  относительно опоры коромысла 20. Рычаг 23 для обеспечения вертикального положения штанги 17 с поплавком 4 при повороте коромысла 16, расположен параллельно коромыслу 16, одним концом закреплен на кронштейне 19 с возможностью поворота посредством шарнира 24, а другим концом соединен со штангой 17 с возможностью поворота посредством шарнира 25. Корпус 7 установлен на кронштейне 26 с возможностью поворота посредством шарнира 27. Кронштейны 19 и 26 жестко закреплены на вертикальной стойке 1.
Волновая энергетическая установка работает следующим образом. При набегании волны (фиг. 2) поплавок 4 поднимается вместе с волной вверх и поднимает штангу 17, которая, сохраняя вертикальное положение с помощью рычага 23, перемещает вверх шарнир 21 коромысла 16 с линейной скоростью V. При этом коромысло 16 совершает поворот относительно опоры коромысла 20 и перемещает вверх шарнир 22 вместе со штоком 5 и генерирующим сердечником 13 с удвоенной линейной скоростью 2V. Генерирующий сердечник 13 перемещается вверх на опорных роликах 14 по вертикальным направляющим балкам 6 относительно статора 12. При прохождении пика волны ее уровень понижается, и вместе с ней опускается поплавок 4 под воздействием своего веса, веса штока 5 и генерирующего сердечника 13. При возвратно-поступательном движении генерирующего сердечника 13 внутри статора 12 изменяется магнитное поле, благодаря чему в обмотках статора 12 появляется ЭДС, которая передается в центральную сеть для преобразования. Причем, благодаря удвоенной линейной скорости перемещения генерирующего сердечника 13 внутри статора 12 КПД энергетической установки увеличивается. Ход генерирующего сердечника 13 по вертикальным направляющим балкам 6 рассчитан на максимальную высоту волны в данном водоеме и обеспечивается установленными и закрепленными на вертикальных направляющих балках 6 демпферами 15.