Вибрационный привод волновой электростанции

Полезная модель относится к области энергетики и предназначена для извлечения электрической энергии из морских волн.
Известна поплавковая волновая электростанция, содержащая пневмогидравлическую камеру, подводная часть которой сообщена с морем, напорный воздуховод, в котором установлена, по меньшей мере, одна турбина с лопастями крыловидного профиля, при этом на противоположных внутренних поверхностях напорного воздуховода для каждой турбины выполнены выступы с вогнутыми стенками, примыкающими с зазором к цилиндрической поверхности, кинематически связанная с электрогенератором, причем, она снабжена поплавком, мультипликатором, заглушкой с отверстиями, подпружиненным клапаном для выпуска сжатого воздуха, подпружиненным клапаном для впуска атмосферного воздуха, дефлектором с флюгером, поплавок выполнен в виде круглой цилиндрической трубы, внутри которой размещен изогнутый по вертикали напорный воздуховод-труба круглого поперечного сечения, в верхней части которого размещен диффузор, перекрытый заглушкой с отверстиями, которые оборудованы подпружиненными клапанами для впуска атмосферного и выпуска сжатого воздуха, а в нижней части крепится пневмогидравлическая камера-труба круглого поперечного сечения, диаметр которой равен диаметру трубы напорного воздуховода, турбина установлена на прямом участке изгиба в полости напорного воздуховода и кинематически связана с мультипликатором, увеличивающим частоту вращения электрогенератора, которые установлены вне напорного воздуховода в полости поплавка, дефлектор выполнен в виде круглого цилиндра с вертикальным валом вращения, на боковой поверхности которого выполнено окно впуска атмосферного воздуха и окно выпуска сжатого воздуха, при этом они ориентированы по диагонали круглого цилиндра, направление которого совпадает со стержнем флюгера, а окно выпуска сжатого воздуха размещено со стороны флажка флюгера (Патент на изобретение РФ, F03B 13/24, №2577074, 2015).
Недостаток аналога - низкий коэффициент полезного действия турбины.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является газоводометный привод волновой электростанции, содержащий входной конфузор, канал-трубу, газоподводящую трубу, устройство подачи и повышения скорости воздуха, причем он снабжен модулем-понтоном, который включает в себя по меньшей мере четыре газоводометных привода, каждый из которых содержит входную решетку, выходное колено, мультипликатор, электрогенератор и ротор, который размещен в полости канала-трубы, устройство подачи и повышения скорости воздуха выполнено в виде камеры, коаксиально размещенной вокруг канала-трубы, в которой выполнены отверстия для прохода атмосферного воздуха, ротор выполнен в виде полой винтовой трубы прямоугольного поперечного сечения с горизонтальным валом, от которого вращающий момент передается к мультипликатору, увеличивающему частоту вращения электрогенератора (Патент на изобретение РФ, F03B 13/18, №2619670, 2015).
Недостаток прототипа - низкий коэффициент полезного действия ротора, который выполнен в виде полой винтовой трубы прямоугольного поперечного сечения с горизонтальным валом.
Из анализа известных аналогичных технических решений выявлено, что технической проблемой в данной области является необходимость расширения арсенала средств для получения переменного электрического тока, при использовании энергии морских волн.
Технический результат, на достижение которого направлено данная полезная модель, заключается в повышении коэффициента полезного действия за счет использования вибрационного привода волновой электростанции и отказ от использования ротора.
Для достижения указанного технического результата в вибрационном приводе волновой электростанции, содержащем модуль-понтон, закрепленный на морском дне, электрогенератор, причем он дополнительно снабжен мокрой камерой, внутри которой размещен поплавок с вертикальным штоком, шаровым клапаном, электрогенератор выполнен в виде магнитной системы, мокрая камера имеет форму цилиндра, в верхней части которой крепится шаровой клапан, а нижняя часть крепится к модулю-понтону, образуя к месте соединения отверстия для выхода морской воды, шаровой клапан выполнен в виде решетчатой камеры, в которой свободно размещен запорный шар.
Модуль-понтон крепится к морскому дну при помощи тросов и якорей-грузов.
Отличительными признаками предлагаемого устройства от указанного выше, наиболее близкого к нему, является то, что оно дополнительно снабжено мокрой камерой, внутри которой размещен поплавок с вертикальным штоком, шаровым клапаном, электрогенератор выполнен в виде магнитной системы, мокрая камера имеет форму цилиндра, в верхней части которой крепится шаровой клапан, а нижняя часть крепится к модулю-понтону, образуя к месте соединения отверстия для выхода морской воды, шаровой клапан выполнен в виде решетчатой камеры, в которой свободно размещен запорный шар.
Благодаря наличию этих признаков применение предлагаемого устройства позволит повысить коэффициент полезного действия за счет использования вибрационного привода волновой электростанции в магнитной системе.
Предлагаемый вибрационный привод волновой электростанции иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1 и 2.
На фиг. 1 показан план вибрационного привода волновой электростанции.
На фиг. 2 - поперечный разрез А-А модуля-понтона.
Вибрационный привод волновой электростанции содержит: модуль-понтон 1, который тросам 2 крепится к якорю-грузу 3; электрический кабель 4 на дне моря, по которому от модуля-понтона 1 подается переменный электрический ток к приемнику 5 на берегу; кольцевой магнитопровод с обмоткой 6; кольцевой постоянный магнит 7 со штоком 8, который совершает возвратно-поступательные колебания в вертикальной плоскости в уплотнении 9 из графита; мокрую камеру 10, размещенную в верхней части модуля-понтона 1, в которой свободно размещен поплавок 11 прикрепленный к штоку 8; отверстия 12 для сброса морской воды из мокрой камеры 10; решетчатую камеру 13 шарового клапана, в которой свободно размещен запорный шар 14. Шток 8 крепится к диэлектрику 15 (фиг. 2).
На фиг. 2 сплошной линией показан цикл в период действия подошвы волны, а пунктирной линией - гребня волны.
Работа вибрационного привода волновой электростанции в период действия подошвы волны осуществляется следующим образом (фиг. 2 - сплошная линия). Под действием атмосферного давления запорный шар 14 решетчатой камеры 13 перекрывает доступ воздуха в мокрую камеру 10. Давление в мокрой камере 10 падает и поплавок 11 со штоком 8 (закрепленного в диэлектрике 15) под действием своего веса, кольцевой постоянный магнит 7, минуя графитовое уплотнение 9, исключая поступление морской воды в полость модуля-понтона 1, опускается вниз, во внутреннюю полость кольцевого магнитопровода с обмоткой 6. Поплавок 11 выдавливает морскую воду из мокрой камеры 10 в море через отверстие 12 (стрелки на фиг. 2). В этот период в обмотке 6 образуется переменная ЭДС одного знака, которая по электрическому кабелю 4 подается к приемнику (потребителю) 5.
Рассмотрим работу устройства в период действия гребня волны (фиг. 2 - пунктирная линия). Под действием давления волны морская вода поступает через отверстие 12 в мокрую камеру 10 давит на поплавок 11, который всплывает вверх и водо-воздушная смесь давит на запорный шар 14 открывает его и водо-воздушная смесь выходит в атмосферу. Шток 8 поднимает круглый (кольцевой) постоянный магнит 7 и он выходит из внутренней полости кольцевого магнитопровода с обмоткой 6. В этот период в обмотке 6 образуется ЭДС другого знака. Модуль-понтон 1 крепится тросами 2 к якорям-грузам 3 и при волнении моря циклы работы повторяются, и постоянно вырабатывается переменный электрический ток.
По сравнению с прототипом предложенное устройство позволит повысить коэффициент полезного действия и в непрерывном режиме при волнении моря получать переменный электрический ток.