ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭНЕРГИИ ВОЛН МОРЯ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЮ

Предлагаемая полезная модель «установка конверсии волнения моря в электроэнергию» относится к энергетике, а, в частности, к преобразователям энергии волнения моря в электрическую энергию, и может найти применение для электропитания слаботочных нагрузок, функционирующих в автономном режиме, в т.ч. буйковых автоматических радиометеорологических станций.
Известны «Способ преобразования гравитационной энергии в механическую энергию вращения и гравитационный двигатель Мезенцева Л.Н.» (см. Заявка RU 2001118618/06, кл. F03G 3/00, б. 10, 2003), заключающийся в перемещении масс вещества и за счет разности произведения масс на плечи рычагов вращении ротора двигателя.
Их недостатки - значительные сложность и себестоимость, ограниченность срока функционирования и надежности в работе, незначительная выходная мощность.
Известен «Пьезоэлектрический тепломеханический двигатель-генератор» (см. Патент RU 2225671, H02N 2/10, б. 7, 2004), содержащий вал, установленный в опорах с возможностью вращения, и радиально расположенные нитиноловые элементы, обладающие эффектом памяти формы и соединенные с массами, на которые воздействует гравитационное поле, причем он снабжен пьезоэлектрическими элементами с электродами, электроды электрически соединены с концами нитиноловых элементов, а массы воздействуют через рычаги на пьезоэлектрические элементы и периодически деформируют их.
Его недостатки - необходимость использования пьезоэлектрических и нитиноловых элементов с коэффициентом полезного действия, превышающим единицу, значительные габаритно-весовые характеристики и аппаратурная сложность, высокая себестоимость.
Известна «Энергетическая установка морского базирования» (см. Патент RU 2225530, F03B 13/16, б. 7, 2004), содержащая заякоренное плавучее средство, электрогенератор, расположенный в его корпусе, и противовес, причем электрогенератор, расположенный в корпусе, выполнен в виде воздушного турбоэлектрогенератора постоянного тока, в корпусе плавучего средства выполнена сквозная шахта, противовес в толще воды снабжен ротором с вертикально расположенными лопастями, кинематически связанным с мультипликатором и генератором постоянного тока, расположенными во внутренней полости противовеса, а на палубе плавучего средства вокруг сквозной шахты смонтированы гофрированные пневмокамеры переменного объема, верхние элементы которых шарнирно соединены со съемными консолями, жестко фиксируемыми на противовесе, и нагнетательные камеры гофрированных пневмокамер переменного объема соединены с воздушным турбоэлектрогенератором, электрически связанным с электрогенератором ротора с вертикально расположенными лопастями и внешней энергосетью.
Ее недостатки - значительные себестоимость и габаритно-весовые характеристики, необходимость в заякорении, значительные аппаратурные затраты и ограниченная надежность в работе.
Известна, как более близкая к предмету предлагаемой полезной модели, «Установка конверсии волнения моря в электроэнергию» (см. Патент RU 90849, F03B 13/14, бюл. №2, 20.01.2010), содержащая плавучее средство и противовес, плавучее средство которой выполнено из двух и более элементов с положительной плавучестью, расположенных на поверхности моря и соединенных между собой механически подвижно, в которых вмонтированы пьезоэлектрические преобразователи, устройства преобразования колебательных движений сопряженных элементов плавучего средства в импульсные силовые воздействия, соединенные механически с одной стороны с сопряженными элементами плавучего средства, а с другой стороны - с одноименными пьезоэлектрическими преобразователями, выпрямители тока, соединенные электрически входами с пьезоэлектрическими преобразователями, и накопитель электрической энергии, соединенный электрически с выходами выпрямителей.
Ее недостатки - ограниченность коэффициента преобразования энергии, что связано с низким коэффициентом полезного действия пьезоэлектрических преобразователей, составляющих максимум 0,16-0,18.
Технический результат предлагаемой полезной модели направлен на повышение коэффициента полезного действия устройства.
Технический результат достигается тем, что преобразователь энергии волн моря в электроэнергию, содержит плавучее средство, на котором закреплен герметичный корпус, в котором расположены шарнирно закрепленный маятник с постоянными магнитами на концах коромысла, катушки индуктивности, расположенные соосно с ходом магнитов, ограничители хода маятника, а катушки индуктивности соединены последовательно и со входами выпрямителя, выходы которого соединены со входами накопителя электроэнергии.
Конструкция преобразователя энергии волн моря в электроэнергию приведена на фиг.1, схема электрическая принципиальная - на фиг.2.
Преобразователь энергии волн моря в электроэнергию содержит плавучее средство, на котором закреплен герметичный корпус, в котором расположены (см. фиг.1) шарнир 1, маятник 2, подвешенный на шарнире 1, с постоянными магнитами 3 на концах коромысла, катушки 4 индуктивности, расположенные соосно с ходом магнитов 3, и ограничители 5 хода маятника 2. Катушки индуктивности 4 соединены (см. фиг.2) последовательно и со входами выпрямителя 6, выход которого соединен со входами накопителя электроэнергии 7.
Преобразователь энергии волн моря в электроэнергию работает следующим образом.
При волнении поверхности моря плавучее средство совершает колебания относительно горизонтальной плоскости. При этом корпус преобразователя также изменяет угол наклона к горизонту, а маятник 2, отклоняясь от вертикали, перемещает магниты 3 в катушках 4. Возвратно-поступательные движения магнитов 3 в катушках 4 наводят импульсы переменной электродвижущей силы, амплитуда которых пропорциональна намагниченности магнитов 3, скорости их перемещения в катушках и числу витков катушек 4. Выходные двухполярные импульсы катушек 4 переменного напряжения (э.д.с.) выпрямителем 6 преобразуются в однополярные импульсы электроэнергии, которая накапливается в накопителе 7. Выходы накопителя 7 соединяются со входами потребителя электроэнергии.
Преобразователь энергии волн моря в электроэнергию применим в научно-исследовательских, технологических и бытовых целях. При эксплуатации на объекте морского базирования, он, за счет последовательно во времени генерируемых импульсов тока накапливает электрическую энергию, достаточную для информирования потребителя, например, метеорологической информацией о метеорологическом состоянии района пребывания буйковой автоматической метеорологической станции, об опасности района плавания в точке установки буя, или о перемещении плавучего автономного научно-исследовательского объекта (о координатах пребывания, динамике, направлении и скорости перемещения его носителя).
Преимущества использования предлагаемого преобразователя энергии волн моря в электроэнергию состоят в том, что он работоспособен в автономном режиме неограниченно по времени суток и года, прост по применению, реализуем на современной элементной базе в произвольных условиях их производства, надежен и долговечен в эксплуатации, не нуждается в обслуживании до физического износа, обладает невысокой себестоимостью и повышенным коэффициентом полезного действия: от 0,4 до 0,6.