Хвильова енергетична установка

Изобретение относится к нетрадиционной гидроэнергетике, в частности к волновым энергетическим установкам. Известна волновая энергетическая установка, содержащая заякоренный модуль, включающий пустотелый понтон с расположенным в нем электрогенератором, ротор которого установлен внутри статора с возможностью перемещения и выполнен в виде кольца с массой полуколец различной величины [Авт.св. СССР № 1638355, кл. F 03 В 13/12, опублик. 1991]. Набегающие на установку волны перемещают понтон, воздействуя на выступы в нижней части понтона. Незначительная длина выступа по сравнению с длиной вертикальной части понтона ограничивает угол наклона "модуля, что уменьшает эксцентриситет смещения ротора относительно статора и, следовательно, не позволяет максимально использовать энергию волн. Кроме того, конструктивное выполнение ротора в виде отдельных разновеликих полуколец, собранных в кольцо, и статора в виде замкнутого кольца усложняет конструкцию в части монтажа и демонтажа установки, снижает КПД установки за счет уменьшения и разобщения магнитного поля. В основу изобретения поставлена задача достижения максимального использована энергия волн за счет предложенного конструктивного выполнения в целом модульного блока установки и его частей - статора и ротора, что обеспечивает повышение КПД установки, упрощает конструкцию и повышает ее надежность. Поставленная задача решается тем, что в волновой энергетической установке корпуса понтона и ротора выполнены в виде оболочек торообразной формы, при этом корпус понтона - из двух частей с центральным горизонтальным разъемом, связанных между собой через уплотнительную прокладку, статор - в виде отдельных обмоток, размещенных над и под ротором, корпус понтона снабжен установленными в разъеме и выступающими вовнутрь кольцами, а корпус-ротора - радиально закрепленными на наружной поверхности магнитными кольцевыми пластинами и жесткими консольными тягами с концевыми пазами для размещения колец понтона. Кроме того, установка снабжена по крайней мере вторым модулем, прикрепленным к первому посредством жесткого элемента с регулируемой плавучестью. Выполнение корпуса понтона с горизонтальным разъемом и конструкция статора в виде двух отдельных обмоток позволяет производить монтаж и демонтаж верхней части понтона совместно с обмоткой статора, а также произвести монтаж и демонтаж ротора. Предлагаемое жесткое с регулируемой плавучестью соединение модулей установки обеспечивает равномерное размещение модулей на волновой поверхности, а соблюдение фиксированного расстояния модулей между собой позволяет за счет регулируемой плавучести соединительных элементов уменьшить ветровое воздействие на модули и свести к минимуму потери волновой энергии при ударах волны о выступающие над поверхностью части корпуса понтона. На фиг.1 показана схема предлагаемой энергетической установки, вид сверху; на фи г.2 - узел I на фиг.1; на фиг.3 - узел II на фиг.2. Предлагаемая волновая энергетическая установка составлена из модульных блоков 1, выполненных в виде понтона с корпусом в форме тора. Модульные блоки I соединены друг с другом посредством жестких соединительных элементов 2, имеющих регулир уемую плавучесть. Блоки 1 и соединительные элементы 2 прикреплены друг к другу с помощью шарниров 3 и образуют имеющую положительную плавучесть и минимальную парусность сетку, удерживаемую на волновой поверхности якорями 4. При этом, наружный диаметр каждого модульного блока 1 определяется из условия наибольшего наклона блока, расположенного на волновой поверхности, что может быть достигнуто, когда одна его точка находится на вершине (гребне) волны, а диаметрально противоположная ей - во впадине. Корпус каждого модульного блока 1 состоит из двух частей с центральным горизонтальным разъемом. Между верхней и нижней частями корпуса блока 1 размещены уплотнительная прокладка 5, большое 6 и малое 7 направляющие кольца. Статор энергоустановки выполнен в виде двух о тдельных обмоток 8 и размещен в полости блока 1, а соосно расположенный со статором ротор состоит из торообразной оболочки 9, снабженной жесткими тягами 10, в концевые пазы 11 которых входят направляющие кольца б и 7. На наружной поверхности оболочки 9 радиально закреплены кольцевые магнитные пластины 12. С целью достижения несовпадения центра тяжести ротора с осью его вращения некоторая часть 13 (например, 0,25 длины) оболочки 9 выполнена тяжелее других. Предлагаемая установка работает следующим образом. При прохождении волныкорпус модульного блока 1, обладая плавучестью и остойчивостью, размещается на скате волны под углом к горизонту. Более тяжелая часть 13 ротора стремится занять при этом самое нижнее положение, за счет чего весь ротор перемещается относительно индукционных катушек статора, в которых и наводится ЭДС. При волнении ротор совершает перемещение от неустойчивого равновесия к устойчивому. Положение устойчивого и неустойчивого равновесия все время взаимно меняется в зависимости от периода волн. Для назначения наружного диаметра модульного блока 1 принимают параметры волны, которые обеспечивают соответствующие требования установки по продолжительности ее работы в году, а также по ее максимальной и минимальной мощности. Так как эти параметры пропорциональны параметрами волны и длительности волнового периода заданной обеспеченности, то выбор оптимального диаметра модуля для максимального использования энергии волны можно сделать, выполнив ряд наблюдений для конкретного места, в котором будет работать установка. При всех условиях для обеспечения работоспособности конструкции должна быть соблюдена зависимость: где D - наружный диаметр модульного блока, м; hb - высота волны, м; l - длина волны, м. Только в этих условиях возможно обеспечение максимального крена модуля, что дает наибольший эксцентриситет смещаемого ротора относительно индукционных катушек статора, а следовательно и получение большей энергии. Таким образом, предлагаемая установка при простом конструктивном ее выполнении позволяет использовать всю энергии волн, что обеспечивает повышение КПД. Кроме того, при прохождении волны через сетчатую конструкцию, образуемую множеством модульных блоков 1, энергия волны уменьшается, что позволяет применить установку также и для защиты берега от волнового воздействия. Для этого сетчатую конструкцию располагают вдоль береговой линии и закрепляют ее между пирсами или на якорях. Энергоемкость волны, которая дойдет до береговой линии, значительно уменьшится, а вырабатываемая электроэнергия может быть использована для бытового или промышленного энергоснабжения. Предлагаемое устройство может быть расположено вокруг нефтегазовых платформ для уменьшения волновых воздействий на них с одновременной выработкой электроэнергии для энергоснабжения.