Волновая электростанция
WAVE POWER PLANT

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к волновым энергетическим установкам, преобразующим энергию движения морских волн в электрическую энергию.
Известна волновая энергетическая установка (патент РФ №2440510) (аналог) содержащая 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 вертикального возвратно-поступательного движения внутри статора благодаря опорным роликам, которые перемещаются по вертикальным направляющим балкам, жестко закрепленным на своде и днище корпуса.
Недостатком данной волновой энергетической установки является низкая производительность, обусловленная использованием единственного генерирующего сердечника в конструкции установки.
Известно устройство для использования морских волн (патент РФ № 2343308) (прототип), состоящее из закрытого корпуса-поплавка, выполненного с возможностью вращения вокруг оси вала, в подшипниках, закрепленных на опорах. Со стороны набегающей волны на корпусе-поплавке жестко закреплен многолопастной винт, а с противоположной стороны установлена коробка токосъемных элементов. Внутри корпуса-поплавка жестко закреплены соленоиды и оси роликов, в контакте с последними находится шток, сообщенный монтажными пластинами с ферромагнитными стержнями, расположенными внутри соленоидов. С обоих концов шток имеет выступы, входящие внутрь пружин, а корпус снабжен стаканами, внутренний диаметр которых соответствует внешнему диаметру пружин. Ось вращения вала устройства расположена под углом 30-35° к продольной оси корпуса-поплавка и совпадающей с ней осью штока.
Недостатком данного устройства является низкая скорость линейного перемещения подвижного штока с ферромагнитными стержнями относительно соленоидов, обусловленная трением в роликовых опорах качения.
Задачей предполагаемого изобретения является создание волновой электростанции, способной преобразовывать энергию волн водной поверхности в электрическую энергию с большей производительностью.
Техническим результатом использования предлагаемой волновой электростанции является увеличение скорости перемещения ферромагнитных стержней внутри соленоидов, вследствие снижения потерь энергии на трение в опорах.
Технический результат достигается тем, что волновая электростанция состоит из закрытого корпуса-поплавка, выполненного с возможностью вращения вокруг оси вала в подшипниках, закрепленных на опорах. Со стороны набегающей волны на валу жестко закреплен многолопастной винт, а с противоположной стороны установлена коробка токосъемных элементов. Корпус-поплавок выполнен в виде полой сферы, а два соленоида жестко закреплены внутри корпуса-поплавка по дуге диаметрально противоположно друг другу. Два ферромагнитных стержня дугообразной формы расположены с зазорами внутри соленоидов на рычагах, к которым соленоиды прикреплены неподвижно. Рычаги с ферромагнитными стержнями установлены внутри корпуса-поплавка с возможностью поворота в плоскости соленоидов посредством пары подшипников скольжения. Каждый подшипник скольжения образован втулкой, жестко закрепленной внутри корпуса-поплавка, и двумя полуосями, концы которых расположены внутри втулки с возможностью поворота. Рычаги жестко закреплены на полуосях, причем втулки с полуосями расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости рычагов. Для ограничения углов поворота рычагов с ферромагнитными стержнями и их фиксации в крайних положениях внутри корпуса-поплавка жестко закреплены упругие демпферы.
На фиг. 1 изображена волновая электростанция при крайнем нижнем положении ферромагнитных сердечников (нейтральное положение). На фиг. 2 изображена волновая электростанция при крайнем верхнем положении ферромагнитных сердечников. На фиг. 3 изображена волновая электростанция при перемещении ферромагнитных сердечников из верхнего положения в нижнее.
Волновая электростанция состоит из закрытого корпуса-поплавка 1, выполненного с возможностью вращения вокруг оси вала 2 в подшипниках 3, закрепленных на опорах 4. Со стороны набегающей волны на валу 2 жестко закреплен многолопастной винт 5, а с противоположной стороны установлена коробка 6 токосъемных элементов. Корпус-поплавок 1 выполнен в виде полой сферы, а два соленоида 7 жестко закреплены внутри корпуса-поплавка 1 по дуге диаметрально противоположно друг другу. Два ферромагнитных стержня 8 дугообразной формы, расположены с зазорами внутри соленоидов 7 на рычагах 9, к которым соленоиды 7 прикреплены неподвижно. Рычаги 9 с ферромагнитными стержнями 8 установлены внутри корпуса-поплавка 1 с возможностью поворота в плоскости соленоидов 7 посредством пары подшипников скольжения 10. Каждый подшипник скольжения 10 образован втулкой 11, жестко закрепленной внутри корпуса-поплавка 1, и двумя полуосями 12, концы которых расположены внутри втулки 11 с возможностью поворота. Рычаги 9 жестко закреплены на полуосях 12, причем втулки 11 с полуосями 12 расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости рычагов 9. Для ограничения углов поворота рычагов 9 с ферромагнитными стержнями 8 и их фиксации в крайних положениях внутри корпуса-поплавка 1 жестко закреплены упругие демпферы 13.
Волновая электростанция работает следующим образом.
При отсутствии волны (фиг. 1) электростанция находится в нейтральном положении: винт 5 с корпусом-поплавком 1 неподвижны, рычаги 9 с ферромагнитными стержнями 8 находятся в крайнем нижнем положении, концы рычагов 9 упираются в нижний упругий демпфер 13.
При набегании волны 14 (фиг. 2) в направлении 15 она воздействует на винт 5, поворачивая его вместе с корпусом-поплавком 1. При повороте корпуса-поплавка 1 на 180 градусов рычаги 9 с ферромагнитными стержнями 8 оказываются в крайнем верхнем положении, после чего под действием силы тяжести начинают перемещаться вниз (фиг. 3). При этом рычаги 9 поворачиваются в подшипниках скольжения 10 до упора в нижний упругий демпфер 13 (фиг. 1). При повороте рычагов 9 ферромагнитные стержни 8 перемещаются внутри соленоидов 7, возбуждая в них электрический ток. При набегании следующей волны процесс повторяется.
Таким образом, при вращении устройства вокруг горизонтальной оси (вал 2) рычаги 9 совершают периодические повороты внутри корпуса-поплавка 1, ферромагнитные стержни 8 перемещаются внутри соленоидов 7, возбуждая в них электрический ток, а вырабатываемая электростанцией электроэнергия с коробки 6 токосъемных элементов передается потребителю, т.е. достигается технический результат.