ВЕТРОВОЛНОВАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ

Полезная модель относится к области электроэнергетики, в частности к установкам, для преобразования энергии морских волн и вторичную энергию морских волн, преобразованную в энергию ветрового потока, в электрическую энергию.
Известен способ преобразования механической энергии первичного источника в электрическую и волновая электрическая установка для его осуществления [патент РФ №2409761, F03B 13/16, 13.03.2009], согласно которому в качестве первичного источника используют динамическую волновую структуру водной поверхности, на участке заданной площади которой размещают преобразующую систему на основе, по меньшей мере двух электрически скомутированных, преимущественно с использованием диодов, дискретных модулей в виде линейных электромагнитных преобразователей, включающих относительно подвижные электроизолированную обмотку и расположенную внутри нее магнитную систему с положительной плавучестью, обеспечиваемой посредством поплавка, которые интегрируют в упомянутую преобразующую систему посредством совокупности механических связей, интегрирующих дискретные модули в преобразующую систему, формируют в виде жесткой объемной волнопроницаемой решетчатой структуры с положительной плавучестью, которую конструктивно организуют с возможностью обеспечения минимального, преимущественно, нулевого вертикального перемещения относительно средней горизонтальной плоскости волновой структуры водной поверхности. Электроизолированную обмотку в каждом модуле жестко закрепляют в вертикальных гнездах упомянутой решетчатой структуры, преимущественно, с обеспечением волнопроницаемости этой обмотки. Положительную плавучесть магнитной системы в каждом модуле организуют посредством кинематической связи ее верхней части с поплавком, функционально являющимся средством обеспечения возвратно-поступательного перемещения магнитной системы относительно обмотки, для чего поплавок размещают с возможностью расположения, по меньшей мере, его верхней части в области упомянутой волновой структуры водной поверхности с возможностью обеспечения амплитуды его колебаний соответствующей амплитуде волновой структуры водной поверхности.
Недостатками данного устройства являются сложность конструкции и относительно низкая надежность, обусловленная использованием механической связи между составляющими.
Известен импульсный преобразователь волновой энергии [патент РФ №2374485, F03B 13/16, 06.02.2008], содержащий подвижную многозвенную конструкцию, которая состоит из модулей с локальными энергопреобразователями, выполненных в виде соединенных подвижно один относительно другого плавучих блоков с обмотками, конденсаторной установкой и выпрямительным устройством. Модули снабжены электромагнитами с разъемным сердечником и размещенными на нем намагничивающей и силовой обмотками. Намагничивающие обмотки непосредственно или через регулирующий резистор соединены с общими шинами. Силовые обмотки соединены с ними через выпрямительные устройства. Шины подключены к конденсаторной установке. Элементы разъемного сердечника связаны со смежными блоками.
Недостатками данного устройства являются малая мощность и невысокая надежность, обусловленная механической связью между подвижными частями и монтажом в открытом море.
Известна ветроволновая энергетическая установка [патент РФ №2435981, F03B 3/04, F03B 13/12, 11.01.2010], снабженная сильфонными камерами и воздуховодами с турбогенераторами, понтонами с сильфонами, устроенные так, что передний понтон имеет спереди сильфон, а к днищу его прикреплена сильфонная камера с козырьком, сверху прикреплен через поворотный подшипник вертикальный цилиндрический воздуховод, внутри которого расположен турбогенератор, а справа к нему прикреплен воздухозаборный раструб с цепочкой и откидным обратным клапаном, а слева к воздуховоду прикреплено оперение, выполненное из замкнутого металлического каркаса, на котором прикреплена пьезоэлектрическая пленка и сверху колено с выходным отверстием в сторону оперения, вертикальный воздуховод через поворотный подшипник прикреплен сверху ко второму понтону, соединенному с первым сильфоном, внизу к воздуховоду под оперением прикреплен патрубок, закрытый откидным обратным клапаном, а снизу к днищу понтона прикреплена сильфонная камера с козырьком, причем на выходных отверстиях понтонов в воздуховоды установлены откидные клапаны, один из них на заднем понтоне прижат к своему седлу плоской пружиной.
Недостатками данного устройства являются сложность конструкции и низкий КПД.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленной является волновая электростанция [патент РФ №2037642, F03B 13/16, 19.06.1995], содержащая вертикально расположенный герметичный цилиндрический корпус, размещенный в нем преобразователь энергии, выполненный в виде линейного электрогенератора, обмотки якоря которого расположены вдоль корпуса, а индуктор выполнен в виде инерционной массы с постоянными магнитами, установленными с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения посредством упругих элементов, при этом верхняя часть корпуса ограничена полусферой с радиусом, равным радиусу цилиндрической части, а нижняя - сферой с радиусом, большим, чем последний, обмотки якоря электрогенератора закреплены на внутренней стенке корпуса, а магниты индуктора объединены в кольцевые секции и размещены внутри обмоток якоря, при этом в нижней сферической части корпуса установлен динамический инерционный накопитель энергии с электромеханическим приводом двустороннего действия, а частота собственных колебаний индуктора соизмерима с характерной частотой колебаний корпуса в воде.
Недостатками данного устройства являются малая мощность, а также невысокая надежность волновой электростанции, обусловленная ее установкой непосредственно в воде.
Задача полезной модели - повышение мощности волновой электростанции, упрощение монтажа волновой электростанции вблизи береговой линии на небольшой глубине, увеличение надежности установки и защищенности береговой линии от штормовых волн.
Технический результат - повышение КПД, за счет применения, для преобразования волновой энергии и ее вторичной энергии ветрового потока, колебательного электромеханического преобразователя энергии совместно с ветрогенератором вращательного типа, преобразование волн любого типа и направления вне зависимости от амплитуды в электрическую энергию.
Поставленная задача решается и технический результат достигается тем, что в волновой электростанции, содержащей вертикально расположенный герметичный цилиндрический корпус, размещенный в нем преобразователь энергии, выполненный в виде линейного электрогенератора, обмотки якоря которого расположены вдоль корпуса, а индуктор выполнен в виде инерционной массы с постоянными магнитами, согласно полезной модели, индуктор закреплен посредством бесконтактного магнитного подвеса с возможностью вертикальных возвратно-поступательных перемещений индуктора, а в верхней части герметичного цилиндрического корпуса размещен ветрогенератор с системой циркуляции посредством клапанов рабочей турбины с возможностью обеспечения ветрового потока по одному направлению.
Существо изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 изображен продольный разрез ветроволновой электростанции при движении поплавка вверх. На фиг.2 - при движении поплавка вниз. На фиг.3 изображена более подробно верхняя часть ветроволновой электростанции при движении поплавка вверх. На фиг.4 - при движении поплавка вниз.
Предложенное устройство содержит (фиг. 1) герметичный цилиндрический корпус 1, в которую встроены постоянные магниты 2 для
обеспечения магнитного подвеса, осуществляющие функцию подшипника, индуктор 3 в виде поплавка, в котором встроены постоянные магниты 4, и катушки 5, индуцирующие напряжение, ветрогенератор вращательного типа 6, (фиг. 3) содержится генератор 7, клапаны 8 и 9, открывающиеся в разные моменты времени в зависимости от направления ветрового потока.
Ветроволновая электростанция работает следующим образом. При внешних колебаниях воды в движение приводится поплавок 3,на котором установлены постоянные магниты 4, т.е. в механической системе возникают колебания, направление и амплитуда которых зависят от внешнего возмущающего воздействия. По закону электромагнитной индукции в катушках 5, закрепленных в герметичном цилиндрическом корпусе 1, наводится электродвижущая сила (ЭДС). Величина ЭДС зависит от параметров колебаний поплавка. Посредством воды находящаяся в полости герметичного цилиндрического корпуса 1, служащей в качестве поршня, образуются ветровые потоки при колебаниях уровня воды. Затем, при восходящих потоках воздуха посредствам клапанов 9, воздушный поток попадает в лопасти генератора 7, и вырабатывается электрическая энергия. При нисходящих потоках воздуха открываются клапаны 8, и воздушный поток снова с той же стороны, что и при восходящем потоке, попадает в лопасти генератора 7, и вырабатывается электрическая энергия.
Итак, заявленная полезная модель позволяет получить высокий КПД, за счет применения, для преобразования волновой энергии и ее вторичной энергии ветрового потока, колебательного электромеханического преобразователя энергии совместно с ветрогенератором вращательного типа, преобразование волн любого типа и направления вне зависимости от амплитуды в электрическую энергию.
В результате энергия колебания волн используется по максимуму.