ВОЛНОВОЙ НАСОС ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В МАЛЫХ ГИДРОТУРБИНАХ
WAVE PUMP FOR USE IN SMALL WATER TURBINES

Изобретение относится к энергетике, в частности к возобновляемым источникам энергии, и предназначено для получения энергии из прибрежных волн путем накопления потенциальной водяной энергии (подъема воды на высоту) с дальнейшим использованием ее в малых гидротурбинах либо в других устройствах.
Известен способ получения электроэнергии из морских или океанских волн (Патент 120722 «Волновая электростанция с гидротурбиной»). Недостатком этого устройства является необходимость достаточной глубины в месте расположения устройства, сложности в подъеме поплавка после перехода вершины волны на закрученный гребень. Как следствие, нерациональное использование территории прибоя для забора волновой энергии, тем более, что волновая энергия распространяется только по поверхности, под водой движения воды практически нет.
Задачей изобретения является создание устройства, позволяющего производить забор волновой энергии с поверхности волн недалеко от берега на небольшой глубине, слабо зависимого от искаженной формы волны, вносимой гребнем. Расположение устройства в полосе прибоя как можно ближе к берегу укорачивает путь транспортировки энергии (выше КПД), облегчает техническое обслуживание устройства.
Указанная задача достигается в волновом насосе для накопления потенциальной водяной энергии, подъема воды на высоту при использовании прибрежной волновой энергии в малых гидротурбинах, содержащем цилиндрическую башенку с парой поршень - цилиндр внутри, входной и выпускной клапаны, суппорт, согласно изобретению насос содержит цилиндрическую надстройку над башенкой с игольчатым подшипником между надстройкой и башенкой, рычаг, соединенный с держателем на надстройке, один конец рычага соединен с поршнем в башенке через шатун, направляющий поршень и шток, при этом на оси другого конца рычага находится тележка с килем и баллонами на осях вращения по краям тележки.
Признаками изобретения является то, что устройство состоит из полой цилиндрической башенки с парой цилиндр-поршень внутри, цилиндрической надстройки над башенкой с игольчатым подшипником, т.е. возможностью вращения ее вокруг центральной оси башенки, рычага, соединенного с держателем на надстройке, причем один конец рычага соединен с поршнем через шатун, направляющий поршень и шток, а на оси другого конца рычага находится тележка с килем и баллонами большого диаметра на осях вращения по краям тележки, тележка имеет возможность свободного вращения вокруг оси рычага, тем самым исключая разность волновых сил на краях тележки.
Используется не только фактор подъема и спада волны, но и фактор движения волн в определенном направлении. Поплавковая часть на поверхности воды, с которой идет забор энергии, легкая, обладает минимальной инерцией. Т.к. энергия волны идет только по поверхности (под водой движения нет), все движущиеся части устройства располагаются только над поверхностью воды, т.е. высокий КПД, забор энергии осуществляется только с поверхности.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен вид устройства сбоку, на фиг. 2 - с фронта, на фиг. 3 - вид устройства сверху, на фиг. 4 - принцип работы устройства сбоку, на фиг. 5 и 6 - принцип работы устройства с фронта.
Предлагаемое устройство (фиг. 1, 2, 3) состоит из башенки 1, надстройки над башенкой 2, поршня 3, направляющего поршня 4 без компрессии, штока между поршнями 5, держателя 6 рычага, шатуна 7, рычага 8, баллонов большого диаметра 9, каждый из которых имеет возможность свободно вращаться на оси 10, киля 11. Киль 11 и ось 10 с баллонами 9 жестко связаны и образуют тележку 20, которая может свободно вращаться на оси 21 рычага 8 (см. фиг. 5). Надстройка над башенкой 2 взаимодействует с башенкой 1 через игольчатые подшипники 16 на упоре 17 и может свободно на ней вращаться. Вода перекачивается через заборный фильтр 12, входной клапан 13, гибкое соединение 18, выходной клапан 14, который находится на главной трубе 15, через которую и осуществляется подъем воды. На дне устройство располагается на суппорте 19.
Работает устройство следующим образом. После прохождения максимального уровня волны (фиг. 4а) тележка 20 под собственным весом начинает опускаться. Через рычаг 8, шатун 7, направляющий поршень 4, шток 5 поршень 3 поднимается, давление под поршнем 3 падает, входной клапан 13 открывается и вода через фильтр 12 заполняет пространство под поршнем (фиг. 4б). Клапан 14 в это время закрыт давлением в главной трубе 15. С приходом следующего максимального уровня волны (фиг. 4а) тележка 20 поднимается, поршень 3 опускается и давление под ним повышается. Клапан 13 закрывается, открывается клапан 14. Вода через гибкое соединение 18 под давлением поступает в главную трубу 15. Следующая волна повторяет цикл.
Тележка 20 может свободно вращаться вокруг оси 21 рычага 8 для автокомпенсации сил всплытия баллонов 9 на краях оси 10 (фиг. 5). Баллоны 9 за счет большого диаметра и возможности независимого вращения на оси 10 легко перекатываются через закрученный гребень волны. Киль 11 использует фактор направления движения волн, «вытягивает» тележку 20, рычаг 8 вместе с надстройкой над башенкой 2 по направлению движения волн, чем оптимизируется забор энергии с волны. Для непрерывного подъема воды (постоянной поддержки давления в главной трубе 15) устройства работают в группе.