Начало раздела Производственные, любительские Радиолюбительские Авиамодельные, ракетомодельные Полезные, занимательные	Хитрости мастеру Электроника Физика Технологии Изобретения	Тайны космоса Тайны Земли Тайны Океана Хитрости Карта раздела
Использование материалов сайта разрешается при условии ссылки (для сайтов - гиперссылки)

ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2049925

ВОЛНОВАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ

Имя изобретателя: Каргаев Леонид Александрович 
Имя патентообладателя: Каргаев Леонид Александрович
Адрес для переписки: 
Дата начала действия патента: 1992.02.06 

Использование: для получения электроэнергии за счет образующихся подъемов и спадов волн. Сущность изобретения: волноприемные камеры с поплавками выполнены в виде стаканов, открытый торец которых погружен под уровень воды. Корпус выполнен в виде платформы, а поплавки Г-образной формы и установлены с возможностью одностороннего вращения на горизонтальном валу, размещенном в стакане. Один выступ поплавка длиннее или тяжелее другого. Все валы соединены между собой. Повышающий редуктор связан с валами и валом воздушной турбины обгонными муфтами. Вал турбины подключен к электрогенератору.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к энергетике, в частности для выработки электроэнергии путем использования энергии морских волн за счет образующихся вертикальных подъемов и спадов волн.

Известны волновые электростанции (см. книгу В.И.Марочек и С.П.Соловьева "Пасынки энергетики" из серии "Техника" N 5 за 1981 год издательство "Знание" стр. 35-40) в виде вертикальной трубы, закрепленной на поплавке и погруженной открытым концом в воду. Верхний конец трубы закрыт. При вертикальных подъемах волн уровень свободной поверхности в трубе ("волновой камере") поднимается и сжимает воздух, который приводит в действие воздушную турбину, связанную с электрогенератором. При спаде волны через атмосферный клапан в волновую камеру засасывается новая порция воздуха. Итак процесс повторяется с периодичностью, равной периоду колебания уровня воды 5-6 сек.

Основным недостатком указанной волновой электростанции является относительно низкая мощность, "снимаемая" с 1 м² воды, равная примерно 1 кВт при достаточно высокой волне.

Известна волновая электростанция, содержащая плавучий корпус с электрогенератором, воздушной турбиной и волноприемными камерами с поплавками. Камеры выполнены в виде стаканов, открытый торец которых погружен под уровень воды. При этом для увеличения КПД каждая камера снабжена дополнительной воздушной турбиной и гидронасосом, связанными с поплавком при помощи бесконечной цепной передачи.

Основным недостатком указанной установки является ограниченная мощность, связанная с медленным подъемом поплавка и с тем, что на цепь действует ограниченная выталкивающая сила от поплавка, равная половине объема поплавка, так как удельный вес поплавка 0,5. Большое количество механизмов и передаточных устройств усложняют установку и ведет к значительным потерям мощности, уменьшающих эффект от использования поплавков.

Задачей изобретения является повышение мощности волновой электростанции. Это достигается тем, что волновая электростанция, содержащая плавучий корпус с электрогенератором, воздушной турбиной и волноприемными камерами с поплавками, при этом камеры выполнены в виде стаканов, открытый торец которых погружен под уровень воды, снабжена повышающим редуктором и обгонными муфтами, ее корпус выполнен в виде платформы, а поплавки Г-образной формы и установлены с возможностью одностороннего вращения на горизонтальном валу, установленном в стакане, при этом один из выступов поплавка длиннее и тяжелее другого, все валы соединены между собой, повышающий редуктор связан с последними и валом воздушной турбины при помощи обгонных муфт, а вал турбины подключен к электрогенератору.

На фиг. 1 представлен общий вид волновой электростанции с изображением двух волноприемных камер (электрогенератор не показан); на фиг.2 и 3 изображены отдельно волноприемные камеры с различным положением Г-образного поплавка: разрез А-А при спаде (фиг.2) и разрез В-В при подъеме волны (фиг. 3).

На плавучей платформе 1 закреплены волноприемные камеры 2, повышающий редуктор 3 и воздушная турбина 4, вал которой связан с валом редуктора 3 при помощи обгонной муфты 5. Внутри волноприемных камер 2 размещены соединенные между собой горизонтально валы 6, связанные с валом редуктора 3 при помощи муфты 7. На валу 6 при помощи храпового механизма с односторонним зацеплением закреплены Г-образные поплавки 8 с выступами 9 и 10, которые выполнены таким образом, что при свободном свисании поплавка на валу 6, левая и правая часть поплавка 8 относительно вертикальной плоскости 1-1 были несимметричны. Это обеспечивается за счет того, что выступ 9 длиннее выступа 10 (фиг.2 и 3), либо при одинаковой длине выступов 9 и 10 за счет того, что масса выступа 9 больше массы выступа 10.

Воздушные полости волноприемных камер 2 сообщаются с рабочими полостями (не показаны) воздушной турбины 4 при помощи воздуховодов 11, снабженных обратными клапанами 12. Для сообщения с атмосферой при спаде волны волновые камеры 2 снабжены атмосферными клапанами 13.

Работает волновая электростанция следующим образом:

При спаде волны (см. уровень О₁-О₁ на фиг.2) поплавок 8 находится в свободно висячем положении. При этом удлиненная часть выступа 9 перевешивает выступ 10 и левая часть поплавка 8, расположенная ниже оси вала 6, больше по объему правой части поплавка. При подъеме волны уровень воды в волноприемной камере поднимается из положения О₁-О₁до положения О₂-О₂. При этом поплавок 8 (см. фиг.3) поворачивается (в данном примере по часовой стрелке) со скоростью подъема уровня воды, а по достижении положения, обозначенного пунктирной линией, происходит резкий поворот (кувырок) поплавка в положение, при котором оба выступа оказываются вверху. При этом поплавок 8, обгоняя при вращении вал 6, вступает в зацепление с ним посредством храпового механизма и передает крутящий момент, действующий на поплавок от выталкивающей силы воды на вал 6 и в конечном счете на вал воздушной турбины 4. При спаде волны, когда уровень воды начинает опускаться, неуравновешенная часть поплавка с выступом 9 опускается и поворачивает поплавок и по часовой стрелке. При этом вал 6, связанный с валом турбины 4, обгоняя при вращении поворот поплавка 8, освобождая его от зацепления с валом 6, и поплавок свободно осуществляет поворот до исходного помещения, изображенного на фиг. 2. Повышающий редуктор 3 позволяет осуществлять постоянное воздействие крутящего момента на вал воздушной турбины от поплавков 8 в случае разгона от воздействия сжатого воздуха в волноприемных камерах.

Описанное воздействие поплавков на вал турбины дополняет воздействие сжатого воздуха в волноприемных камерах на турбину, которое осуществляется при подъеме уровня воды в волноприемных камерах. Сжатый воздух поступает через воздуховоды 11 в рабочую полость турбины 4, создавая крутящий момент на валу турбины. При этом атмосферный клапан 13 закрыт, а обратный клапан 12 открыт. При спаде волны и понижении уровня в волноприемных камерах 2 клапан 12 закрывается, а клапан 13, наоборот, открыт, обеспечивая поступление воздуха в волновую камеру.

Таким образом, на вал воздушной турбины 4 действует крутящий момент от сжатого воздуха и от поплавка. При этом крутящий момент от поплавка имеет существенное значение в общем крутящем моменте на валу воздушной турбины.

Например, при высоте волны всего в 1 м и поплавке с выступами длиной 1 м и 1 м 20 см от оси поплавка сечением выступов 9 и 10 поплавка 1х1,5 м и сечением волноприемной камеры 1,6х1,6 м выталкивающая сила, действующая на поплавок в момент, обозначенный штриховой линией на фиг.3, составляет при удельном весе воды 1 т/м³: 1·1·1,5·1(выступ 10)+ 1/2 (1,2·1·1,5·1) (выступ 0) 1,5 + 0,92,4 тн.

При этом момент от выступа 10 уравновешивается валом 6, а на поплавок в этом положении будет воздействовать момент от выступа 9 поплавка. Этот момент равен при плече, равном половине длины выступа 9, т.е. 0,6 м,

0,9 х 0,6 0,54 тм

При дальнейшем резком повороте (кувырке) поплавка, когда выступ 9 выходит из воды (для упрощения расчетов пренебрегаем моментом, создаваемым выступом 9, хотя он не полностью еще вышел из воды и на него продолжает действовать выталкивающая сила) момент, создаваемый выступом 10 на угле поворота 0-90^о, при плече, равном 1:2 0,5 м, равен

М_кр 1,5х0,5 при = 90^о максимальный момент 0,75 тм 750 кгм.

Принимаем минимальную скорость поворота (кувырка) поплавка в среднем равной n 2 оборота в 1 с. Мощность N одной волноприемной камеры составляет минимально за 1 цикл

где F окружная сила, кг;

V_окр. окружная скорость, м/с

где d диаметр окружности геометрического центра выступа 10.

Окружная сила F является проекцией выталкивающей силы Р_b, действующей на выступ 10, на касательную линию к окружности вращения геометрического центра выступа 10, т.е. радиуса 500 мм

F P_b-sin .

Суммарная мощность при кувырке поплавка на 90^о выразится интегралом.

С учетом площадки волноприемной камеры S 2,3х1,6 3,68 м² удельная мощность, дополнительно снимаемая с 1 м²площади воды,

При суммарной потере мощности на валу 6 и в редукторе до 0,85 прирост мощности от поплавкового устройства составляет

2,5х0,85 2,12 кВт/ за 1 цикл. С учетом периода колебаний уровня воды в волноприемной камере 5-6 с прирост мощности в целом составляет для каждой волноприемной камеры в среднем

2,13:5,5 0,39 кВт. Таким образом, суммарная мощность волноприемной камеры с учетом использования сжатого воздуха мощностью 1 кВт с 1 м² составляет 1,39 кВт, т.е. увеличивается примерно на 40%

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

ВОЛНОВАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ, содержащая плавучий корпус с электрогенератором, воздушной турбиной и волноприемными камерами с поплавками, при этом камеры выполнены в виде стаканов, открытый торец каждого из которых погружен под уровень воды, отличающаяся тем, что она снабжена повышающим редуктором и обгонными муфтами, ее корпус выполнен в виде платформы, а поплавки - Г-образной формы и установлены с возможностью одностороннего вращения на горизонтальном валу, установленном в стакане, при этом один из выступов поплавка длиннее или тяжелее другого, все валы соединены между собой, повышающий редуктор связан с последними и валом воздушной турбины при помощи обгонных муфт, а вал турбины подключен к электрогенератору.

Версия для печати
Дата публикации 13.01.2007гг

НОВЫЕ СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ
	Технология изготовления универсальных муфт для бесварочного, безрезьбового, бесфлянцевого соединения отрезков труб в трубопроводах высокого давления (имеется видео)
	Технология очистки нефти и нефтепродуктов
	О возможности перемещения замкнутой механической системы за счёт внутренних сил
	Свечение жидкости в тонких диэлектрических каналох
	Взаимосвязь между квантовой и классической механикой
	Миллиметровые волны в медицине. Новый взгляд. ММВ терапия
	Магнитный двигатель
	Источник тепла на базе нососных агрегатов