Хвильова енергетична установка

Хвильова енергетична установка, що містить гвинтовий перетворювач енергії, виконаний у ви 3 Ознаками, спільними з рішенням, що заявляється, є:  наявність: - гвинтового перетворювача енергії; - муфти; - вала; - підвищувального редуктора; - генератора; - кожуха; - плавучості;  виконання гвинтового перетворювача енергії у вигляді лопатевого гвинта, з'єднаного муфтою з валом. В основу корисної моделі поставлено задачу розробити хвильову енергетичну установку, яка шляхом використання гвинтового перетворювача енергії, що має гнучкі та пружні лопаті, дозволяє перетворювати енергію хвиль водоймищ в електричну енергію та підвищити ККД цього перетворення, спростити механізм відбору механічної енергії хвиль та знизити матеріалоємність установки. Поставлена задача вирішується завдяки виконанню лопатей гвинтового перетворювача енергії гнучкими і пружними, і жорстко насадженими з одного боку на вісях-спицях: додатковому введенню штанги, жорстко закріпленої до плавучості; штока, шарнірно з'єднаного зі штангою; стойки, в якій у підшипниках установлено вал; кронштейна, який з одного боку прикріплено до штока, а з іншого до стойки; концентратора потоку води з направляючими лопатками. Суттєвими ознаками хвильової енергетичної установки є:  наявність: - гвинтового перетворювача енергії; - муфти; - вала; - підвищувального редуктора; - електрогенератора; - кожуха; - плавучості; - штанги, жорстко закріпленої до плавучості; - штока, шарнірно з'єднаного зі штангою; - стойки; - кронштейна, який з одного боку прикріплено до штока, а з іншого до стойки; - концентратора потоку води з направляючими лопатками;  виконання гвинтового перетворювача енергії у вигляді лопатевого гвинта, що містить вісі-спиці та гнучкі, пружні лопаті, які жорстко закріплені з одного боку на вісях-спицях. Відмінними від прототипу ознаками є:  наявність: - штанги, жорстко закріпленої до плавучості; - штока, шарнірно з'єднаного зі штангою; - стойки; - кронштейна, який з одного боку закріплений до штока, а з іншого до стойки; - концентратора потоку води з направляючими лопатками, що з'єднаний зі стойкою за допомогою тримачів;  виконання гвинтового перетворювача енергії у вигляді лопатевого гвинта, що містить гнучкі 59023 4 пружні лопаті, які жорстко закріплені з одного боку на вісях-спицях. Така конструкція дозволяє:  підвищити ККД хвильової енергетичної установки;  спростити механізм відбору механічної енергії хвиль;  зменшити коливання механічного моменту на валу генератора при русі установки;  знизити її матеріалоємність;  використовувати для виробництва електроенергії генератори з обертовим ротором, ККД яких вище ніж у лінійних електричних машин. На Фіг.1 зображено схему запропонованої хвильової енергетичної установки. Хвильова енергетична установка містить: лопаті 1, що жорстко закріплені з одного боку на вісях-спицях 2; вал 3; муфту 4; підшипники 5; підвищувальний редуктор 6; генератор 7; кожух 8; стойку 9; штангу 10; шток 11, шарнірно з'єднаний зі штангою 10; кронштейн 12, який з одного боку прикріплено до штока 11, а з іншого до стойки 9; концентратор потоку води 13 з направляючими лопатками 14, що з'єднаний зі стойкою 9 за допомогою тримачів 15; плавучість 16, яку на фіг.1 не зображено. Лопаті 1, які жорстко закріплені з одного боку на вісях-спицях 2, та муфта 4 утворюють лопатевий гвинт, який з'єднаний з нижнім кінцем валу 3, що встановлений у підшипниках 5 стойки 9, і є, у свою чергу, складовими частинами гвинтового перетворювача енергії. Лопаті 1 виконані гнучкими та пружними, а кількість лопатей гвинта повинна бути не менше двох. Підвищувальний редуктор 6 та генератор 7, які розташовані в кожусі 8, утворюють енергетичний блок. Верхній кінець валу 3 з'єднаний з підвищувальним редуктором 6, який механічно з'єднаний з генератором 7. До генератора 7 підключено електричне навантаження (наприклад, акумулятор, який на фіг.1 не зображено). Концентратор потоку води 13 захищає лопатевий гвинт від механічних ушкоджень. Кожух 8 запобігає попаданню вологи та пилу до підвищувального редуктора 6 і генератора 7. Штанга 10 жорстко закріплена до плавучості 16. Система працює таким чином: При виникненні хвиль на поверхні водоймища плавучість 16 (буй, човен та ін.), яка тримається на поверхні водоймища, здійснює зворотно-поступальний рух. За допомогою штанги 10 цей рух передається шарнірно з'єднаному з нею штоку 11, при цьому розмах зворотно-поступального руху штока 11 пропорційний довжині штанги 10. Стойка 9, яка жорстко з'єднана зі штоком 11 за допомогою кронштейна 12, повторює зворотно-поступальний рух штока 11. Цей рух передається валу 3, встановленому у підшипниках 5 стойки 9 і лопатям 1, які мають змогу рухатися мов "риб'ячий хвіст". При підніманні стойки 9 вгору гнучкі та пружні лопаті 1 відхиляються потоком води вниз, що спричиняє обертання лопатевого гвинта. Це обертання передається валу 3 установки. При русі вниз хвильової енергетичної установки гнучкі та пружні 5 лопаті 1 відхиляються догори, при цьому напрямок обертання лопатевого гвинта не змінюється, що обумовлює підвищення ККД установки, у порівняні з відомими рішеннями. Від валу 3 обертальний рух передається підвищувальному редуктору 6, а від нього, зі збільшеною частотою, - генератору 7 установки. До генератора 7 можна підключити електричне навантаження (наприклад, акумулятор). Також підвищення ККД установки у запропонованому технічному рішенні досягається за рахунок введення направляючих лопаток, які закріплені на внутрішній поверхні концентратора потоку води 13. При зворотно-поступальному русі установки направляючі лопатки 14 закручують потік води у бік, що відповідає напряму обертання гвинта, це призводить до збільшення обертального моменту лопатевого гвинта. Приклад конкретного виконання хвильової енергетичної установки, яка складалася з: - гвинтового перетворювача енергії, який містив: трьохлопатевий гвинт діаметром 0,30м±0,05м; лопаті, площею 0,0040м2±0,0005м2 кожна, були виготовленні з гуми, армованої волокном, що жорстко закріплені з одного боку на вісях-спицях, які були виготовлені зі стержнів з нержавіючої сталі діаметром 0,0030м±0,0001м, довжиною 0,10м±0,05м. Лопатевий гвинт жорстко з'єднаний за допомогою муфти із текстоліту з валом, довжиною 0,50м±0,05м, виготовленим зі сталевого дроту (нержавіюча сталь) перетином 0,0020м±0,0005м; вал установлений за допомогою двох підшипників у стойці, що була виконана у вигляді труби з нержавіючої сталі, діаметром 0,080м±0,008м та довжиною 0,040м±0,005м; - енергетичного блоку, що містив підвищувальний редуктор, який був виконаний у вигляді ремінної передачі, та генератор 12 В, 1 А, які були розташовані в герметичному кожусі, що був виконаний з пластику; 59023 6 - кронштейну, виготовленого з металевої полоси, яка з одного боку прикріплена до стойки, а з іншого - до штока, виготовленого з металевої труби із зовнішнім діаметром 0,010м±0,005м та довжиною 0,80м±0,10м; - штанги, виготовленої з металевої труби діаметром 0,015м±0,002м, довжиною 1,0м±0,5м, яка з одного боку була шарнірно з'єднана зі штоком, а з іншого жорстко закріплена на плавучості; - концентратора потоку води, який був виконаний у формі циліндра, виготовленого з алюмінієвого листа товщиною 0,0015м±0,0005м, з'єднаного зі стойкою за допомогою тримачів, виготовлених зі сталевої полоси шириною 0,010м±0,005м, товщиною 0,0020м±0,0005м, на внутрішній поверхні якого були закріплені направляючі лопатки, виготовлені з алюмінієвої полоси товщиною 0,0015м±0,0005м. Для збільшення швидкості потоку води, що проходить через лопатевий гвинт, концентратор потоку води був виконаний зі звуженням у середній частині циліндра. Запропонована хвильова енергетична установка може працювати при мінімальній глибині водоймищ 3м та розвиватиме потужність 10Вт±1Вт при висоті хвиль приблизно 0,3м. Як плавучість можна використовувати сигнальні буї, бакени, човни,судна тощо. Наприклад, запропоновану хвильову енергетичну установку можна використовувати: - як автономний пристрій для підзарядки акумуляторів; - як постачальник електроенергії для освітлення буя, бакена (на який закріплена запропонована установка) та ін. Запропонована хвильова енергетична установка дозволяє перетворювати енергію хвиль водоймищ в електричну енергію з меншим впливом на навколишнє середовище. Має невисоку собівартість, високу надійність, є простою у використанні. 7 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 59023 8 Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601