ВОЛНОВАЯ БАЛЛАСТНО-МАЯТНИКОВАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ

Полезная модель относится к возобновляемым источникам энергии, в частности к выработке электроэнергии путем использования волнового движения поверхности водоемов и может быть использована в качестве экологически чистых альтернативных автономных источников питания потребителей электрической энергии, находящихся в островной и прибрежной зоне.
Известна волновая энергетическая установка (патент РФ №86252, 27.08.2009), содержащая каркас с вертикальными стойками, секцию с поплавком и секцию с вертикально расположенными линейными генераторами, генерирующие сердечники которых связаны тросами через кинематический механизм с барабанами и перекинутыми через них гибкими тросами с поплавками, способными к вертикальному возвратно-поступательному перемещению.
Недостатками такой энергетической установки являются сложность конструкции и необходимость капитального размещения каркаса с обязательной связью с дном, с учетом волновых нагрузок на конструкцию волновой энергетической установки при устройстве сложного подводного фундамента.
Наиболее близким техническим решением является волновая электростанция (патент РФ №49135, 10.11.2005), содержащая плавучий корпус, механический преобразователь энергии морских воли, включающий маятник и электрогенератор. Плавучий корпус выполнен в виде корпуса судна с опорной мачтой, а маятник выполнен в виде дискового или шарообразного груза с возможностью возвратно-поступательного перемещения его поперек корпуса судна в направляющем элементе, закрепленном неподвижно на палубе судна. Колебательное возвратно-поступательное движение маятника с помощью зубчатых секторов и колес передается на вал ротора генератора, размещенного внутри корпуса судна, с использованием регулятора оборотов с двумя редукторами правого и левого вращения. Для устойчивости, при большой волне, корпус судна оснащен поплавковыми ограничителями крена судна.
К недостаткам принятого прототипа относятся сложность конструкции, обусловленная сложностью преобразователя возвратно-поступательного движения маятника во вращательное движение ротора генератора, экстремальные движения груза в крайних точках, требующие ограничивающих амортизаторов и дополнительное оснащение корпуса судна поплавковыми ограничителями.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, состоит в упрощении конструкции волновой балластно-маятниковой электростанции, не связанной с дном, с возможностью мобильности, позволяющей рациональным образом преобразовывать энергию волн.
Для достижения технического результата в волновой балластно-маятниковой электростанции, содержащей плавучий корпус, механический преобразователь энергии морских волн, включающий маятник и электрогенераторы, маятник представляет собой корпус судна с подвесным балластом, закрепленным ко дну корпуса судна через шарнир и подвес, причем в точке крепления балласта к подвесу закреплены гибкие тяги, пропущенные через направляющие в корпусе судна с возможностью их возвратно-поступательного движения, гибкие тяги соединены с установленными внутри корпуса судна электрогенераторами. Кроме того, гибкие тяги пропущены продольно через направляющие в носовой и кормовой частях корпуса судна, поперечно через направляющие в правом и левом бортах корпуса судна. Подвесной балласт выполнен обтекаемой формы, направляющие выполнены в виде блоков, а тяги в виде тросов. Пропущенные через направляющие гибкие тяги связаны с генерирующими сердечниками на дисковых постоянных магнитах, размещенных внутри статорных кольцевых индуктивных катушек длинноходовых линейных электрогенераторов.
Упрощение конструкции волновой балластно-маятниковой электростанции не связанной с дном, таким образом, решено использованием плавучего корпуса для размещения электрогенераторов и одновременным использованием его в качестве маятника. Плавучий корпус можно транспортировать к любому месту установки, как любое мобильное плавсрсдство. Использование балласта в системе с маятниковыми колебаниями корпуса для работы электрогенераторов, обеспечивает прямое преобразование энергии волн в электрическую энергию.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фигуре изображен схематический продольный разрез волновой балластно-маятниковой электростанции.
Волновая балластно-маятниковая электростанция содержит плавучий корпус 1 судна, электрогенераторы 2, установленные внутри корпуса 1, подвесной балласт 3 с точкой 7 крепления балласта 3, балласт 3 закреплен ко дну корпуса 1 в точке 6 проекции пересечения продольной и поперечной осей поворота судна при качке, через шарнир 4 и подвес 5, гибкие тяги 8, пропущенные продольно через направляющие 9 в носовой и кормовой частях корпуса 1 и огибающие барабаны 12, обеспечивающие преобразование возвратно-поступательного движения гибких тяг 8 во вращательное движение роторов электрогенераторов 2, генерирующие сердечники 10, закрепленные на тягах 8, размещенных внутри статорных кольцевых индуктивных катушек (на фиг. не обозначены) длинноходовых линейных электрогенераторов 11, установленных также внутри корпуса 1.
Волновая балластно-маятниковая электростанция работает следующим образом.
Под действием морских волн плавучий корпус 1 судна совершает продольные и поперечные колебания. Подвесной балласт 3 сохраняет, как отвес, максимально заглубленное положение и при качке обеспечивает упругие продольные и поперечные механические колебания корпуса 1 подобно маятнику. В точке 7 крепления балласта 3 к подвесу 5 закреплены гибкие тяги 8. Тяги 8 пропущены продольно через направляющие 9 в носовой и кормовой частях корпуса 1 судна и поперечно (на чертеже не показано) через направляющие в правом и левом бортах через корпус 1, для осуществления внутри корпуса 1 возвратно-поступательного движения тяг 8 Направляющие элементы 9 в носовой и кормовой частях корпуса 1, а также на правом и левом бортах (на фиг. не показано), могут быть выполнены в виде блоков, а тяги 8 в виде тросов. Внутри корпуса 1 тяги 8 связанны с установленными там электрогенераторами 2 и 11. При воздействии волн, с ориентацией носовой части судна на волну, носовая часть корпуса 1 поднимается, а кормовая часть опускается, производя продольную качку. Балласт 3, обеспечивающий свое положение под действием силы тяжести, обеспечивает упругие продольные механические колебания корпуса 1 подобно маятнику. При этом изменяются расстояния носовой и кормовой частей корпуса 1 судна от точки крепления балласта 7, что компенсируется возвратно-поступательным движением продольных тяг 8 внутри корпуса судна 1. При поперечной качке осуществляется аналогичный процесс с поперечными тягами 8. Для уменьшения влияния воздействия воды, как среды нахождения массы балласта 3, на сосредоточенный балласт 3 в отличие от корпуса 1 ему придается обтекаемая форма. Пропущенные продольно и поперечно внутри корпуса гибкие тяги 8, осуществляющие возвратно-поступательное движение при качке судна, могут быть связаны с генерирующими сердечниками 10 на дисковых постоянных магнитах, размещенных внутри статорных кольцевых индуктивных катушек длинноходовых линейных электрогенераторов 11. В результате возвратно-поступательного движения сердечников 10 длинноходовые линейные электрогенераторы 11 вырабатывают электроэнергию. Таким же образом, пропущенные продольно и поперечно внутри корпуса гибкие тяги 8 в виде тросов могут быть перекинуты через барабаны 12, обеспечивающие также преобразование возвратно-поступательного движения тяг 8 во вращательное движение роторов электрогенераторов 2. В результате валы электрогенераторов 2 вращаются и вырабатывают электроэнергию. Выработанная электрическая энергия может использоваться как для нужд судна, так и передаваться по кабелю внешним потребителям.
Волновая балластно-маятниковая электростанция может быть применена для обеспечения временных рыболовецких станов, брандвахт, автономных обстановочных знаков, обеспечения аварийных объектов.