Устройство для использования энергии морских волн

Устройство для использования энергии морских волн

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к плавучим транспортным средствам и может быть использовано на морских судах.

Известно устройство (Волновая гидроэлектростанция. Патент Рос. Фед. №2046995, F03B 13/22, 1995 г.), содержащее корпус, поплавок, гидронасос.

Недостаток - работает только в стационарных условиях.

Наиболее близким прототипом (аналогом) является устройство (C 4842560 A), содержащее плавучий корпус, электродвигатель, гребной винт, буксировочное устройство.

Недостаток - неэффективное использование энергии морских волн.

Цель - использование энергии морских волн для движения судна.

Поставленная цель достигается за счет того, что понтон в горизонтальной плоскости герметично разделен на нижнюю емкость, заполненную воздухом и имеющую дно из эластичного материала, и верхнюю емкость, герметично разделенную на полусекции, количество которых является парным числом и равно числу граней в понтоне, заполненных на 50% объема рабочей жидкостью и на 50% воздухом, диаметрально расположенные полусекции соединяют муфты-трубопроводы, имеющие низконапорную гидротурбину, гидроклапаны, электрогенератор и соединительную муфту, и воздухопроводы, имеющие блок для изменения направления движения воздуха, пневмотурбину, пневмоклапаны, гидроклапаны, предохранительные клапаны, электрогенератор и соединительную муфту, при этом электроэнергия от электрогенераторов поступает в электродвигатель, вращающий гребной винт.

Технический результат достигается за счет синхронного использования низконапорной гидротурбины и пневмотурбины для производства электроэнергии от морских волн.

На фиг.1 дана схема (вид сверху) многогранного понтона с буксирным устройством, фиг.2 - схема поперечного разреза понтона, фиг.3 - схема соединения полуотсеков понтона между собой с образованием секций, фиг.4 - схема движения рабочей жидкости в секциях, фиг.5 - схема соединения полуотсеков в каждой секции с пневмотурбиной, фиг.6 - схема расположения воздухопроводов, соединяющих полусекции с пневмотурбиной, фиг.7 - схема соединения понтона с корпусом судна.

Устройство состоит из судна 1, указателя 2 направления движения судна, тягового электродвигателя 3, гребного винта 4, буксирного устройства 5, дышла 6, ограничителей 7 для занимаемого положения понтоном, упора 8, шарнира 9 шарообразной формы, сцепной рамы 10, оси 11, понтона 12, имеющего форму многогранника, внутренняя полость 13 которого герметично разделена на подсекции 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, в которых одной стороной является одна грань 56, заполненные на пятьдесят процентов объема рабочей жидкостью 23 (например, тосол, вода, антифриз и т.д.), корпуса 22 понтона, образующего вместе с дном 54 емкость 55, заполненную воздухом 24, обеспечивающим плавучесть понтона, соединительных муфт-трубопроводов 25, герметично соединяющих между собой диаметрально (противоположно) расположенные полусекции: 15 с 19, 16 с 20, 17 с 21, 18 с 14, образуя каждой парой полусекций уже секции 57. В каждой муфте-трубопроводе 25 расположен кожух 26, электрогенератор 27, гидроклапаны 29, 30, 31, 32 для управления течением рабочей жидкости по указателям 33 и 34, низконапорная гидротурбина 28. На наружной поверхности каждой секции 57 находятся гидроклапаны 39, воздухопроводы 38, 44, блок 45 для изменения направления движения воздуха по указателям 50 и 51, предохранительный клапан 58, пневмоклапаны 46, 47, 48, 49, пневмотурбины 37, электрогенераторы 36, кожухи 35, отверстия 40, гидропоплавки 41, корпуса 42, клапаны 43, гидроволны 52, морская вода 53, дно 54, емкости 55, заполненные воздухом 24, грани 56 понтона, секции 57, соединительные муфты 59 и 60, верхние емкости 61.

Работа устройства. Судно 1 движется по поверхности морской воды 53. Через буксирное устройство 5, дышло 6, шарнир 9, сцепную раму 10, ось 11 перемещается на поверхности воды 53 понтон 12. Причем дышло 6 и сцепная рама 10 могут иметь различную длину. Вне зависимости от направления распространения гидроволн 52 корпус 22 понтона 12 с дном 54 могут занимать по окружности триста шестьдесят градусов, различное положение наклона. Величина наклона (крена) корпуса 22 относительно горизонтальной поверхности морской воды 53 в море зависит от высоты гидроволн 52, а их продолжительность от длины гидроволн.

Например, понтон 12 сделал крен в сторону полусекции 17. Рабочая жидкость 23 из полусекции 21 начнет перетекать через соединительную муфту-трубопровод 25 в полусекцию 17, в которой до этого находилось пятьдесят процентов свободного объема, заполненного воздухом 24. Рабочая жидкость 23 течет под избыточным давлением, открывает клапан 30, вращает гидротурбину 28, открывает клапан 31 и по указателю 33 поступает в полусекцию 17. Воздух 24, находящийся в подсекции 17, за счет образующегося вакуума над поверхностью рабочей жидкости 23 в полусекции 21 и давления, создаваемого рабочей жидкостью 23 при заполнении внутреннего пространства полусекции 17, движется по направлению указателя 51. Пройдя через гидроклапан 39 и воздухопровод 38, воздух поступает в блок 45, где открывает пневмоклапан 48, вращает пневмотурбину 37, открывает пневмоклапан 47 и через воздухопровод 44 поступает в освобождающееся пространство в полусекции 21. Это продолжается до тех пор, пока полностью перетечет вся рабочая жидкость 23 из полусекции 21 в полусекцию 17 или понтон 12 под воздействием гидроволн 52 не изменит крен (наклон) в другую сторону.

Гидротурбина 28 и пневмотурбина 37 приводят в рабочее состояние электрогенераторы 27 и 36. Электроэнергия поступает к электродвигателю 3, вращающему гребной винт 4.

При крене понтона 12 в сторону полусекции 21 рабочая жидкость 23 из полусекции 17 перетекает в направлении указателя 24 уже в полусекцию 21, открывая клапан 32, вращает гидротурбину 28, открывает клапан 29 и самотеком заполняет свободное пространство в полусекции 21. Воздух из полусекции 21 в направлении указателя 50 движется, открывая клапан 46, вращает пневмотурбину 37 и через клапан 49 поступает в полусекцию 17.

Если крен понтона 12 произойдет по отношению секций 15-19, 16-20 или 18-14, работа их гидротурбин 28 и пневмотурбин 37 будет происходить аналогично.

Судно 1 не движется. Понтон 12 продолжает вырабатывать электроэнергию, так как на поверхности воды 53 имеются гидроволны 52.

Корпус 22 понтона 12 может иметь крен в вертикальной плоскости не более чем на восемьдесят градусов, что достигается ограничителем 7 и упорами 8, а в горизонтальной плоскости угол крена должен быть меньше угла, при котором он опрокидывается, что достигается габаритными размерами дна 54 понтона 12 в процессе его конструирования и изготовления.

Для прекращения вырабатывания электроэнергии электрогенераторами 27 и 36 выключают соединительные муфты 59 и 60.

Устройство для использования энергии морских волн, состоящее из понтона, тягового электродвигателя, гребного винта, буксирного устройства, отличающееся тем, что понтон имеет плоскую форму в виде многоугольника в плане, внутренняя емкость понтона в горизонтальной плоскости герметично разделена на нижнюю емкость, заполненную воздухом и имеющую дно из эластичного материала, и верхнюю емкость, герметично разделенную на полусекции, количество которых является парным числом и равно числу граней в понтоне, заполненных на 50% объема рабочей жидкостью и на 50% воздухом, диаметрально расположенные полусекции соединяют муфты-трубопроводы, имеющие низконапорную гидротурбину, гидроклапаны, электрогенератор и соединительную муфту, и воздухопроводы, имеющие блок для изменения направления движением воздуха, пневмотурбину, пневмоклапаны, гидроклапаны, предохранительные клапаны, электрогенератор и соединительную муфту, при этом электроэнергия от электрогенераторов поступает на электродвигатель, вращающий гребной винт.