Волновая электрическая установка
WAVE ELECTRIC SYSTEM

Изобретение относится к области нетрадиционной электроэнергетики и предназначено для использования в прибрежной зоне больших акваторий (морей, океанов).
Известна волновая электрическая установка, содержащая опорный элемент, элемент восприятия давления воды, выполненный в виде поплавка, имеющего форму шара с возможностью его перемещения в вертикально закрепленной прутковой решетке, электрогенератор (см. GB 1515744 A, 28.06.1978, F03B13/18). При изменении направления движения волн (вследствие перемены направления образующего волны ветра) известная волновая электрическая установка не может работать эффективно.
Задачей изобретения является обеспечение работы волновой электрической установки при любом изменении направления движения волн.
Технический результат решения поставленной задачи достигается тем, что в волновой электрической установке, содержащей опорный элемент, элемент восприятия давления воды, выполненный в виде поплавка, имеющего форму шара с возможностью его перемещения в вертикально закрепленной прутковой решетке, электрогенератор, поплавок соединен с зубчатым звеном с возможностью поворотных движений вокруг оси, причем на внешней стороне поплавка горизонтально по окружности закреплен пояс скольжения по вертикальным пруткам решетки. Зубчатое звено в любом поперечном сечении имеет форму круга.
На фиг. 1 изображена волновая электрическая установка, вид сбоку (соединение шестерен с электрогенераторами не показано); на фиг. 2 - вид по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение по В-В фиг. 1; на фиг. 4 - вид по С-С на фиг. 1; на фиг. 5 изображен фрагмент зубчатого звена; на фиг. 6 изображена схема расположения группы электрогенераторов на площадке.
Волновая электрическая установка (фиг. 1) содержит опорный элемент, выполненный в виде вертикально установленной винтовой сваи 1 с амортизатором 2 на торце. К свае прикреплена нижней частью 3 (фиг. 1 и 2) решетка 4, выполненная из прямых (фиг. 1 и 3) и согнутых, например, в кольцо прутков 5. Верхняя часть 6 решетки (фиг. 1 и 4) снабжена воронкой 7. Во внутреннем (условном) объеме V решетки расположен элемент восприятия давления воды, выполненный в виде поплавка 8, имеющего, например, форму жесткого полого шара. Полость 9 поплавка может содержать воздух, газ легче воздуха, материал легче воды. На внешней стороне поплавка горизонтально по окружности закреплен пояс 10 скольжения по вертикальным пруткам решетки. К поплавку вертикально прикреплена ось 11 с зубчатым звеном 12 (фиг. 1 и 5). Зубчатое звено в любом поперечном сечении имеет форму круга. Зубчатое звено контактирует, по меньшей мере, с тремя или более (фиг. 6) шестернями 13, радиально расположенными на одинаковом расстоянии одна от другой. Шестерни валами 14 соединены с электрогенераторами 15, установленными на площадке 16, прикрепленной к решетке в надводной ее части 17 выше гребня волны W. В центре площадки выполнено круглое отверстие 18 для свободного прохода через него зубчатого звена. Снизу площадки по краю отверстия установлен пружинный амортизатор 19. Во внутреннем объеме V решетки поплавок имеет возможность свободного вертикального перемещения от амортизатора на торце сваи до пружинного амортизатора на площадке. Электрогенераторы электрическим кабелем 20, проложенным, например, по дну акватории, соединены с аккумулятором (не показан) электрической энергии, установленным в здании электростанции.
Из материалов, устойчивых в водной и воздушной коррозии, изготавливают модель, экспериментальный образец волновой электрической установки (фиг. 1).
Сваю 1 круглого поперечного сечения 1 ввинчивают в донный грунт прибрежной зоны акватории. На торце сваи закрепляют (приклеивают) эластичный пористый амортизатор 2.
Из пластмассы изготавливают поплавок 8 в виде герметичного жесткого полого шара. Диаметр поплавка - 0,5-1,5 м в зависимости от средней высоты волн в прибрежной зоне акватории. В полость 9 поплавка засыпают, например, пробковую крошку. Поплавок снабжают поясом 10 скольжения.
Методом вытачивания (на токарном станке) изготавливают зубчатое звено 12 с осью 11 (фиг. 1 и 5). Для удобства монтажа ось прикрепляют к поплавку с возможностью отделения.
Из металла, композитных материалов изготавливают крупноячеистую решетку 4, используя прямые и согнутые в кольцо прутки 5. Число вертикальных прутков в решетке - три и более, например шесть (фиг. 1-4). Вертикальные прутки имеют гладкую поверхность, контактирующую с поясом скольжения на поплавке. Размер решетки принимают с учетом свободного перемещения поплавка во внутреннем (условном) ее объеме V. В надводной части 17 решетки устанавливают площадку 16 с центральным отверстием 18. На площадке устанавливают три или более, например четыре, электрогенератора 15 (фиг. 6) постоянного тока. Снизу к площадке по краю отверстия прикрепляют пружинный амортизатор 19..
Нижнюю (подводную) часть 3 решетки прикрепляют к свае (фиг. 1 и 2). Верхнюю часть 6 решетки (фиг. 1 и 4) снабжают воронкой 7. В воронку опускают зубчатое звено; ось прикрепляют (привинчивают) к поплавку. При этом поплавок, помещенный во внутренний объем решетки, при высоте волн W, например, 3 м имеет ограничения в вертикальном перемещении: от амортизатора на торце сваи - до пружинного амортизатора на площадке. На валы 14 электрогенераторов устанавливают шестерни 13 так, чтобы зубья шестерен контактировали с зубьями зубчатого звена. Электрогенераторы (в брызгозащитном исполнении) электрическим кабелем 20, проложенным, например, по дну акватории, соединяют с аккумулятором (не показан) электрической энергии, установленным в здании электростанции. Для обеспечения безопасности проходящих судов в верхней части решетки устанавливают световой излучатель (маяк).
При волнении на акватории поплавок совершает как вертикальные перемещения, так и поворотные движения вокруг оси (вследствие неодинакового воздействия волн на поплавок). Не зависящие от направления движения волн вертикальные перемещения поплавка и соединенного с ним зубчатого звена приводят во вращение шестерни соединенные валами с электрогенераторами. Воронка в верхней части решетки исключает изгиб зубчатого звена при наивысшем положении поплавка в решетке. Решетка, изготовленная из прутков, не мешает прохождению волн.
Изобретение обеспечивает работу волновой электрической установки при любом изменении направления движения волн.