ПОПЛАВКОВАЯ ВОЛНОВАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ

Полезная модель относится к источникам питания, вырабатывающим электроэнергию без отрицательного воздействия на окружающую среду путем преобразования энергии волн.
Аналогом является, например, поплавковая волновая электростанция (патент РФ №2037642, опубликованный 19.06.1995). Поплавковая волновая электростанция содержит вертикально расположенный герметичный корпус (поплавок) с размещенным в нем преобразователем энергии, выполненным в виде линейного электрогенератора. Обмотка якоря электрогенератора закреплена на внутренней стенке корпуса, а индуктор выполнен в виде инерционной массы с постоянными магнитами, установленной с возможностью возвратно-поступательного перемещения посредством упругих элементов, при этом частота собственных колебаний индуктора соизмерима с частотой колебаний корпуса в воде при воздействии волны.
Наиболее близка к предлагаемому источнику питания поплавковая волновая электростанция (патент РФ №2513070, принятая за прототип), содержащая обтекаемый герметичный поплавок и вертикально расположенный внутри поплавка цилиндрический корпус с размещенным в нем маятником. Маятник подвешен к концу троса, который переброшен через блок, установленный на поплавке на вращающейся оси, другой конец этого троса прикреплен к якорю, установленному на дне, а к вращающейся оси блока присоединен ротор электрического генератора с постоянными магнитами, статор которого закреплен на цилиндрическом корпусе. Обмотка статора электрического генератора присоединена к входу зарядного устройства, а выход зарядного устройства присоединен к аккумулятору, который вместе с зарядным устройством находится в приборном отсеке в верхней части поплавка.
В прототипе при воздействии на поплавковую волновую электростанцию волны возникают вертикальные колебания герметичного корпуса, вызывающие возвратно-поступательные колебания маятника. При колебаниях маятника трос смещается на блоке и вызывает вращение блока вместе с ротором электрического генератора. При вращении ротора электрический генератор вырабатывает электрическую энергию, поступающую на зарядное устройство и, затем, на аккумулятор.
Основными недостатками прототипа являются большая масса и габариты поплавковой волновой электростанции, обусловленные наличием цилиндрического корпуса больших габаритов, в котором размещен маятник. Длина корпуса вдоль продольной оси должна быть больше, чем удвоенная амплитуда колебаний маятника. Если маятник опустится ниже нижнего края цилиндрического корпуса, то маятник зацепится за край цилиндрического корпуса, не сможет совершать вертикальные перемещения, и поплавковая волновая электростанция выйдет из строя. Для того, чтобы исключить возможность зацепления маятника за край цилиндрического корпуса, длина этого корпуса должна быть больше высоты волны плюс возможное изменение среднего уровня воды в зоне установки поплавковой волновой электростанции. Учитывая, что высота волны может составлять несколько метров и изменение среднего уровня воды вследствие приливов или нагонной волны, создаваемой циклоном, может быть также значительным, в прототипе необходим цилиндрический корпус длиной несколько метров. При этом цилиндрический корпус должен обладать достаточной жесткостью, чтобы не деформироваться при ударах о корпус маятника при колебательном перемещении маятника во внутренней полости корпуса. Цилиндрический корпус больших габаритов значительно увеличивает общую массу и габариты поплавковой волновой электростанции.
Предлагаемая полезная модель позволит создать источник питания с меньшими массой, габаритами и стоимостью по сравнению с прототипом при той же мощности.
Это достигается тем, что в поплавковой волновой электростанции, содержащей обтекаемый герметичный поплавок, блок, закрепленный на поплавке, электрический генератор, ротор которого соединен с осью блока, переброшенный через блок трос, один конец которого прикреплен к якорю, а ко второму концу подвешен маятник, согласно полезной модели, в корпусе маятника выполнена выемка для прохода упомянутого конца троса к якорю, при этом на верхней и нижней поверхности маятника установлено средство фиксации, исключающее касание тросом стенки выемки при его движении.
Кроме того, средство фиксации выполнено в виде направляющих.
Кроме того, средство фиксации выполнено в виде двух пар шкивов.
Технический результат достигается за счет того, что на маятнике сделана выемка и установлены направляющие, через которые проходит конец троса, прикрепленный к якорю, что позволяет исключить установленный на поплавке прототипа цилиндрический корпус. Трос якоря не касается маятника, что исключает износ и возможный обрыв троса. Направляющие должны быть выполнены из антифрикционного материала или иметь антифрикционное покрытие, например, из фторопласта, и при скольжении троса по поверхности направляющих износ троса будет не значительным. Таким образом, масса и габариты предлагаемого источника питания за счет исключения цилиндрического корпуса меньше, чем у прототипа.
Ресурс источника питания можно увеличить, если на маятнике вместо направляющих установить шкивы, охватывающие трос якоря. При колебаниях маятника шкивы будут обкатываться по тросу, и износ троса будет меньше, чем у прототипа, за счет чего будет увеличен ресурс источника питания.
На фиг. 1 показана схема предлагаемой поплавковой волновой электростанций. На фиг. 2 - маятник с выемкой и направляющими. На фиг. 3 показана схема источника питания, в которой вместо направляющих для фиксации троса используются две пары шкивов. На фиг. 4 - маятник с установленными на нем двумя парами шкивов.
Изображенный на фиг. 1 источник питания имеет герметичный поплавок 1 в форме тора, плавающий на поверхности воды. На поплавке 1 закреплены две стойки 2, в которых в опорах качения установлена ось шкива 3. С осью шкива 3 соединен ротор электрического генератора 4. Через шкив 3 переброшен трос 5, один конец которого прикреплен к установленному на дне якорю 6, а второй конец прикреплен к маятнику 7.
На фиг. 2 маятник 7 показан более крупным планом. На маятнике 7 выполнена выемка 8, а сверху и снизу на маятнике закреплены направляющие 9, через которые проходит трос 5 (направляющие 9, расположенные на нижней части маятника, на фиг. 2 не видны).
Предлагаемый источник питания работает следующим образом: При подходе волны поплавок 1 поднимается на гребень волны. Расстояние поплавка 1 от якоря 6 увеличивается, и трос 5 перемещается на сторону якоря 6, при этом трос 5 вращает шкив 3 вместе с ротором генератора 4 и поднимает маятник 7. Механическую энергию вращения ротора генератор 4 преобразует в электрическую энергию. При спуске поплавка 1 с гребня волны расстояние поплавка 1 от якоря 6 уменьшается, и маятник 7 опускается под собственным весом, при этом трос 5 перемещается на сторону маятника 7. Трос 5 вращает шкив 3 и ротор генератора 4 в другом направлении. Механическую энергию вращения ротора генератор 4 вновь преобразует в электрическую энергию. Электрическая энергия, вырабатываемая предлагаемым источником питания, может использоваться для зарядки аккумулятора, размещенного на поплавке 1 или на другом объекте, для питания нагревательных элементов или для других целей.
В предлагаемом источнике питания выполнение выемки 8 на маятнике 7 и установка на маятнике 7 направляющих 9, исключают касание маятника 7 при его колебаниях троса 5, и возможный износ и обрыв троса 5. Это позволяет отказаться от цилиндрического корпуса, используемого в прототипе и снизить массу, габариты и стоимость источника питания по сравнению с прототипом.
При скольжении троса в направляющих возможен износ троса, сокращающий ресурс источника питания. Увеличить ресурс источника питания и снизить износ троса можно, если зафиксировать трос с помощью двух пар шкивов.
На фиг. 3 показан источник питания, в котором вместо направляющих 9 для фиксации троса используются две пары шкивов 10, охватывающие трос 5 якоря 6. Одна пара шкивов 10, как показано на фиг. 3 и фиг. 4, устанавливается на маятнике 7 сверху, а вторая пара шкивов 10 снизу. При колебаниях маятника 7 пары шкивов 10 обкатываются по тросу 5, не вызывая существенного износа троса 5. Шкивы 10 не допускают касание маятника 7 при его колебаниях троса 5, и обеспечивают длительный ресурс работы источника питания.