Энергетическая установка для автономного электропитания морских устройств в районах со сложной ледовой обстановкой
ELECTRIC POWER INSTALLATION FOR SELF-CONTAINED POWER SUPPLY OF MARINE DEVICES IN AREAS WITH A COMPLEX ICE SITUATION

Изобретение относится к области морской техники, в частности к морским автономным устройствам электропитания, предназначенным для исследования мирового океана на различных глубинах.
Наиболее близкой по технической сущности к заявленному изобретению является Инерционно-поршневая волновая энергетическая установка (RU 2388933 от 10.05.2010 г), содержащая буй, автономный электрический источник и подзарядное энергетическое устройство с механизмом подключения его к данному источнику, инерционный поршень, выполненный с возможностью возвратно-поступательного перемещения вверх и вниз за счет вертикальных движений буя под воздействием колебаний водной поверхности и пружинные амортизаторы, при этом выход подзарядного энергетического устройства через механизм подключения соединен с входом автономного электрического источника, установка снабжена воздушной турбиной, например турбиной Уэллса, и воздуховодными трубками, причем внутри буя размещены автономный электрический источник, выполненный в виде емкостного молекулярного накопителя энергии на основе двухслойного конденсатора, и подзарядное устройство, включающее генератор постоянного тока с реле-регулятором напряжения, ротор которого жестко соединен с лопастным колесом турбины, и механизм вращения с воздушной емкостью цилиндрической формы, внутри которой расположен инерционный поршень, прикрепленный сверху и снизу внутри корпуса емкости с помощью пружинных амортизаторов, при этом в нижней и верхней частях емкости выполнены отверстия, к которым жестко прикреплены воздуховодные трубки, расположение которых обеспечивает движение воздушного потока к лопаткам колеса турбины, обусловленного колебательными возвратно-поступательными перемещениями инерционного поршня.
Недостатком этого устройства является необходимость воздействия колебательных движений морских волн для действия инерционно-поршневой волновой энергетической установки, особенно в сложных ледовых условиях.
Задачей изобретения является создание энергетической установки для длительного автономного электропитания морских устройств в районах со сложной ледовой обстановкой.
Требуемый технический результат достигается тем, что буй, оборудованный блоком управления и модулями связи и навигации, имеющий автономный электрический источник и электрогенератор, ротор-электрогенератор жестко соединен с лопастным колесом, а сам электрогенератор помещен в полый вертикальный цилиндрический корпус, имеющий расширение в нижней и верхней части; на внешней стороне вверху корпуса расположена воздушная емкость с регулирующим клапаном, в нижней части корпуса расположен герметичный баллон, оборудованный запирающим клапаном и гидронасосом; корпус снабжен верхним и нижним концевыми выключателями и свободно прикреплен к буйрепу; буйреп соединяет буй с блоком автономного электрического источника и электронных модулей аппаратуры обнаружения; внутри буйрепа проложен электрический кабель, соединяющий блок автономного электрического источника с электропотребителями буя, электрогенератор кабелем соединен с блоком автономного электрического источника через сматывающее устройство.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема устройства энергетической установки для автономного электропитания морских устройств в районах со сложной ледовой обстановкой, которое содержит:
1 - блок управления и модули связи и навигации;
2 - буй;
3 - крепления к буйрепу корпуса энергетической установки;
4 - корпус энергетической установки;
5 - стопорные устройства;
6 - буйреп;
7 - автономный электрический источник.
На фиг. 2 представлена схема устройства вертикального цилиндрического корпуса энергетической установки, который содержит:
8 - воздушная емкость;
9 - верхний концевой выключатель;
10 - регулирующий клапан;
11 - лопастные колеса;
12 - электрогенератор;
13 - герметичный баллон;
14 - нижний концевой выключатель;
15 - гидронасос;
16 - запирающий клапан.
Энергетическая установка для автономного электропитания морских устройств в районах со сложной ледовой обстановкой работает следующим образом: перед постановкой производится подготовка устройства, определяется оптимальная глубина установки устройств обнаружения, т.е. длина буйрепа, и выставляются стопорные устройства (5) и регулируется нулевая плавучесть корпуса энергетической установки (4) заполнением или стравливанием воздуха из воздушной емкости (8) через регулирующий клапан (10) при наполовину заполненном водой герметичном баллоне (13).
Работа устройства начинается с заполнения водой герметичного баллона (13) через запирающий клапан (16), плавучесть становится отрицательной и корпус энергетической установки (4) начинает погружаться. При движении по буйрепу (6), с которым он свободно соединен через крепление (3), нижнее расширение корпуса (4) сжимает столб воды и направляет его на лопастные колеса (11) электрогенератора (12), заставляя их вращаться и вырабатывать электроэнергию, поступающую затем на автономный электрический источник (7) по кабелю через сматывающее устройство. Автономный электрический источник (7) представляет собой аккумулятор электроэнергии, и поступающая электроэнергия накапливается на нем. Погрузившись на заданную глубину при соприкосновении нижнего концевого выключателя (14) со стопорным устройством (5), запускается гидронасос (15); который производит откачку воды из герметичного баллона (13), что приводит к увеличению плавучести корпуса энергетической установки (4), и он всплывает. При свободном всплытии верхнее расширение корпуса сжимает набегающий поток воды и направляет его на лопастные колеса (11) электрогенератора (12), заставляя их вращаться и вырабатывать электроэнергию, поступающую затем на автономный электрический источник (7) по кабелю через сматывающее устройство. Всплыв на глубину, ограниченную стопорным устройством (5) при соприкосновении верхнего концевого выключателя (9), открывается запирающий клапан (16), через который заполняется водой герметичный баллон (13), плавучесть уменьшается, и корпус энергетической установки (4) начинает погружаться. Перемещаясь вверх и вниз по буйрепу (6), устройство позволяет пополнять электроэнергию в автономном электрическим источнике (7), которая расходуется на обнаружение подводных целей, осуществление управления, связи и навигации.
Энергетическая установка позволяет автономно работать длительное время в сложных условиях. При увеличении ледового покрова буй вмерзает в лед и дрейфует вместе с ледяными полями, выполняя свое предназначение на маршруте в полном объеме. С помощью блока управления и модули связи и навигации оператор пункта управления контролирует нахождение устройств, эффективность обнаружения целей в данном районе и при необходимости может организовать постановку дополнительных устройств и эвакуацию неэффективных. Модуль связи оперативно оповещает пункт управления об обнаруженных целях и их характеристиках.
Энергетическая установка для автономного электропитания морских устройств в районах со сложной ледовой обстановкой найдет свое применение в морских районах в приполярных широтах и прежде всего в арктических морях, омывающих территорию Российской Федерации.