Хвильова насосна установка

Корисна модель відноситься до нетрадиційної енергетики, а саме до установок, робота яких основана на використанні енергії водяних хвиль, що утворюються на поверхні водойм від вітру. Відомо використання енергії хвиль за допомогою агрегатів, робочий орган яких виконаний у вигляді гойдалки, або поршневого типу, а також працюючих з іншого принципу. До таких установок, наприклад, відноситься розробка американського інженера Рансома, який сконструював установку, що використовує енергію хвиль для стиску повітря і яка розроблена з його участю у минулому віці, але на цей час вона морально застаріла. В якості найближчий аналогу прийнятий [патент Росії N2150021]. У ньому представлена схема хвильової енергоустановки, що складена з робочих поплавців, встановлених з можливістю циклічно переміщуватись навколо вісі обертання за допомогою важелів. Робочі поплавці здійснюють коливальний рух. Вага поплавця урівноважена вантажами, що розміщені на важелях, інші вантажі приєднані одними кінцями до важелів, а протилежні кінці - до тросів, за допомогою яких здійснюється натяг тросів, за їх допомогою важелі кінематично зв'язані з храповиком, який взаємодіє з загальним валом. Поплавці наповнені легким заповнювачем. Недоліками найближчий аналогу слід вважати наступні: наведена енергоустановка орієнтована на незмінний і стабільний напрямок вітру, а тому при його зміні енергетична спроможність установки значно зменшиться; неможливо досягти синхронізації і особливо вирівнювання потужності роботи поплавців, працюючих в умовах штормової погоди зважаючи на те, що хвилі знаходяться у динамічному стані, а тому кожна з них має свої параметри і важелі до поплавців будуть спрацьовувати неритмічно, дестабілізуючи роботу тросів і послідовно храповика, вала і генератора. Особливу проблему буде мати так званий дев'ятий вал, який буде вносити негативні зміни в роботу всієї системи. Достатньо зауважити, що кут повороту важелів від 9-го валу значно збільшиться порівняно з дією рядових хвиль і це негативно впливатиме на роботу установки. Просторовий коливальний рух поплавців, що має місце у найближчий аналогі, замінений на вертикально-коливальний, а це дещо спрощує функціональну схему трансформування механічної енергії в електричну. Таким чином, основним недоліком найближчий аналогу є неповна технічна відповідність наведеної конструкції умовам динамічно нестабільного стану поверхні акваторії водосховищ, морів та океанів, в яких вона повинна виробляти струм з стабільними технічними параметрами. В основу корисної моделі поставлена задача з розробки такої конструкції хвильової насосної установки, конструктивні особливості якої забезпечили б можливість підвищення ефективності її роботи в умовах динамічно нестабільного стану поверхні морів та океанів. Це досягається тим, що хвильова насосна установка, що включає робочий поплавець, встановлений з можливістю циклічного переміщення, згідно корисної моделі, вона включає фундамент у вигляді залізобетонної плити, в якій жорстко закріплені чотири вертикально встановлені стійки з швелерів, в них встановлений з можливістю зворотно-поступального руху робочий поплавець, з'єднаний зі штоком поршня циліндра, який жорстко прикріплений до швелерів і з'єднаний трубопроводом, оснащеним зворотними клапанами з резервуаром-накопичувачем. Між суттєвими ознаками і задачею корисної моделі існує наступний причинно-наслідковий зв'язок: на відміну від найближчий аналогу, у якому майже вся кінематична схема побудована на застосуванні гнучких елементів, якими є стальні троси, а тому ця система має багато додаткових ступенів свободи, у замовленій конструкції застосовані жорсткі конструктивні елементи, які забезпечують зворотно-поступальний рух поплавця, тобто який обмежує кількість ступенів свободи, що забезпечує статично визначену систему; на відміну від найближчий аналогу, у якому в якості основних робочих органів застосована важільнотросова система, у замовленій корисній моделі застосована поршнева система; вплив на стабільність роботи якої природні явища менш впливові. на відміну від найближчий аналогу, у якому його безаварійна робота можлива з умов співпадіння напрямку хвиль з вздовжною віссю агрегату, у замовленій корисній моделі цей фактор менш впливовий з тієї причини, що поплавець рухається по жорстко закріпленим направляючим; стійкість яких забезпечена розтяжками. на відміну від найближчий аналогу, у якому схема вітрової установки побудована у вигляді ланцюга з великої кількості послідовно встановлених однакових модулів, у замовленій корисній моделі застосований одноосібний модуль; на відміну від найближчий аналогу, у якому має місце суттєва різниця у стрілі провисання тросів до окремих модулів, а тому і їх довжини, що вносить розлад у роботу храповика і цей фактор негативно впливає на ккд установки, у замовленій корисній моделі троси і храповик не застосовані; на відміну від найближчий аналогу, у якому ефективність його роботи залежить в основному від можливості оптимізації положення установки по відношенню до напрямку вітру, тобто від можливості при зміні напрямку вітр у здійснити поворот навколо особистої вертикальної вісі, що конструктивно не передбачено, у замовленій стаціонарній корисній моделі цей фактор все ж менш впливовий за рахунок того, що ємність за формою виконана у вигляді еліпсоїду, а тому має менший опір дії хвиль; на відміну від найближчий аналогу, у якому поплавці при зміні напрямку вітру працюють з відхиленням від проектної вертикальної вісі установки, а тому вносять суттєві розлади в її роботу, у замовленій корисній моделі наявність направляючих швелерів забезпечує уникнення подібної ситуації. Таким чином, завдяки удосконаленню основних конструктивних елементів хвильової насосної установки може бути забезпечена її дієздатність з підвищенням ккд. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, на яких зображено: На Фіг.1 Загальний вигляд установки по 1-1 На Фіг.2 Вид збоку установки по 2-2 На Фіг.3 Резервуар-накопичувач установки. Корисна модель складена з наступних елементів: фундаменту у вигляді залізобетонної плити 1, армованою робочою арматурою 2, закладних деталей 3, анкерних болтів 4 до розтяжок 5, натяжних пристроїв 6, поплавця 7, підшипників-котіння 8, вісей 9 до підшипників 8, направляючих швелерів 10, циліндра 11, поршню 12, штоку 13, силової рами 14, водопровіду 15, зворотних клапанів 16 до циліндра 11 і 17 - до резервуару-накопичувачу 18, сп ускного патрубку з краном 19, монтажних петель 20, двох вантажів 21. Споруду, що замовлена, виробляють і монтують наступним чином: в заводських умовах виготовляють залізобетонну плиту 1, армовану робочою арматурою 2 і закладними деталями 3 та анкерними болтами 4, до яких згодом приєднують розтяжки 5 з натяжними пристроями 6. Подальша зборка установки включає монтаж поплавця 7, оснащеного підшипниками котіння 8, які обертаються навколо осі 9 і виконують зворотнопоступальний рух у направляючих швелерах 10, замонолічених у залізобетонну плиту 1. Циліндр 11 вміщує поршень 12 зі штоком 13. Рама 14 складена з вздовжних і поперечних відрізків швелеру, які забезпечують незмінність положення циліндра 11, оснащеного зворотним клапаном 16. До циліндра 11 підведений трубопровід 15, який подає воду крізь зворотний клапан 17 у резервуар-накопичувач 18, оснащений спускним краном 19. До чотирьох верхівок швелерів 10 приварюють по одній петлі 20. Готують площадку під фундамент установки, головною вимогою до якої є горизонтальність поверхні, рівень відміток верхнього і нижнього б'єфів, а також дотримання заходів, що забезпечують цілісність основи під фундамент, тобто захищають його від вимивання під час штормової погоди. За допомогою плавучого крану змонтовану споруду за допомогою петель 20 встановлюють на підготовлену площадку. Залізобетонну плиту 1 завантажують двома залізобетонними блоками 21, які за допомогою закладних деталей жорстко з'єднують з цією плитою, що забезпечує стійкість установки у штормову погоду. Таким чином, запропонована корисна модель хвильової насосної установки у порівнянні з найближчий аналогом має суттєві переваги стосовно стійкості, надійності і жорсткості окремих її елементів завдяки чому вона більш довговічно буде протистояти ударам стихії і на основі цього значно пошириться її промислове застосування.