Пристрій для перетворення енергії хвиль на поверхні води в механічну енергію

1 Пристрій для перетворення енергії хвиль на поверхні води в механічну енергію, що має горизонтальну вісь обертання і містить множину ємностей, які зв'язані між собою, рівномірно розміщені циклічно послідовно, симетрично відносно осі обертання і на деякій відстані від осі обертання і утворюють суцільну конструкцію, що містить щонайменше один повний виток ємностей, при цьому кожну ємність обмежено корпусом, який має передню відносно напряму обертання пристрою секцію, задню відносно напряму обертання пристрою секцію і середню секцію, розташовану між передньою секцією і задньою секцією, при цьому в задній секції кожного корпусу виконаний впускний отвір, через який внутрішня порожнина ємності сполучається з навколишнім середовищем, який відрізняється тим, що передня секція корпусу ємності забезпечена клапаном, який забезпечує можливість перетікання текучого середовища тільки в напрямі зовні усередину ємності і перешкоджає перетіканню текучого середовища в напрямі зсередини ємності назовні 4 Пристрій за одним з пп 1-3, який відрізняється тим, що ємності утворюють протяжний ланцюжок, в якому передня секція корпусу кожної наступної ємності зв'язана із задньою секцією корпусу попередньої ємності і цей протяжний ланцюжок звитий навколо осі обертання в принаймні один виток 5 Пристрій за п 4, який відрізняється тим, що протяжний ланцюжок ємностей звитий в множину ВИТКІВ 6 Пристрій за одним з пп 1-5, який відрізняється тим, що ємності розміщені навколо твердої поверхні, яка у цілому має вигляд тіла обертання 7 Пристрій за п 6, який відрізняється тим, що тіло обертання у цілому має вигляд циліндра 8 Пристрій за п 6, який відрізняється тим, що тіло обертання у цілому має вигляд еліпсоїда 9 Пристрій за одним з пп 1-8, який відрізняється тим, що суміжні ємності сусідніх витків розміщені з кутовим зміщенням один відносно одного 10 Пристрій за одним з пп 1-9, який відрізняється тим, що ємності прикріплені до несучого каркаса 11 Пристрій за одним з пп 1-10, який відрізняється тим, що несучий каркас виконаний порожнистим у вигляді тіла обертання з торцевими стінками, до тіла обертання якого прикріплені ємності, а до принаймні однієї бічної стінки прикріплена ПІВВІСЬ 2 Пристрій за п 1, який відрізняється тим, що містить множину повних витків ємностей 3 Пристрій за одним з пп 1, 2, який відрізняється тим, що ємності мають форму ковша 12 Пристрій за п 11, який відрізняється тим, що внутрішній об'єм порожнистого тіла обертання виконаний герметичним 13 Пристрій за одним з пп 1-12, який відрізняється тим, що він забезпечений засобами регулювання плавучості пристрою Винахід відноситься до хвильової енергетики, зокрема, до пристроїв для перетворення енергії хвиль на поверхні водоймища, переважно морських або океанських хвиль, в корисну механічну енергію, яка може бути використана безпосередньо або перетворена в ІНШІ ВИДИ енергії, наприклад, електричну Відомий пристрій для перетворення енергії хвиль на поверхні води, який містить довгастий ротор, що має вісь обертання і закріплений на поверхні водоймища (GB 3,110,763, F03B 13/12, 1983) Вісь обертання ротора має у цілому горизонтальне положення, розташована на висоті середнього рівня води і орієнтована вздовж напряму руху хвиль На поверхні ротора розміщені ємності, які заповнюються водою з одного боку і спорожняються з іншого боку Ці ЄМНОСТІ І В якому розміри ємностей можуть бути оптимізовані виходячи із заданої енергетичної ефективності без втрати працездатності при будь-якій висоті хвиль Поставлена задача вирішується тим, що пристрій для перетворення енергії хвиль на поверхні ю (О (О 62659 води в механічну енергію має у цілому горизонтаповерхні води в механічну енергію містить ротор у льну вісь обертання і містить множину ємностей, вигляді множини ємностей 1, які пов'язані між соякі пов'язані між собою, рівномірно розміщені цикбою, рівномірно розміщені циклічно послідовно, у лічно послідовно, у цілому симетрично відносно цілому симетрично відносно осі обертання 2 приосі обертання і на деякому видаленні від осі оберстрою і на деякому видаленні від неї (фиг1) Ємтання і утворюють суцільну конструкцію, що місності 1 утворюють суцільну конструкцію, що містить щонайменше один повний виток ємностей, тить один або декілька повних витків ємностей 1 при цьому кожна ємність обмежена корпусом, який Каждая ємність 1 обмежена корпусом 3, який має має передню відносно напряму обертання припередню відносно напряму обертання пристрою строю секцію, задню відносно напряму обертання (показано стрілкою) секцію 4, задню відносно напристрою секцію і середню секцію, розташовану пряму обертання пристрою секцію 5 і середню між передньою секцією і задньою секцією, при секцію 6, розташовану між передньою секцією і цьому в задній секції кожного корпусу виконаний задньою секцією У задній секції 5 корпусу виконавпускний отвір, через який внутрішня порожнина ний впускний отвір 7, через який внутрішня порожємності повідомляється з навколишнім простором, нина 8 ємності 1 сполучається з навколишнім сеа передня секція корпусу ємності забезпечена редовищем Передня секція 4 корпусу має клапан клапаном, який забезпечує можливість перетікан9, який забезпечує можливість перетікання текучоня текучого середовища тільки в напрямі зовні го середовища тільки в напрямі зовні усередину усередину ємності і перешкоджає перетіканню ємності 1 і перешкоджає перетіканню текучого сетекучого середовища в напрямі зсередини ємності редовища в напрямі зсередини ємності 1 назовні назовні Витки ємностей 1 сполучені в єдиний блок Переважно, пристрій містить безліч повних витків ємностей, а самі ємності мають форму ковша У цьому випадку горловина ковша виконує функції впускного отвору Ємності можуть бути виконані у вигляді протяжного ланцюжка, в якому передня секція корпусу кожної подальшої ємності пов'язана із задньою секцією корпусу попередньої ємності і цей протяжний ланцюжок свита навколо осі обертання в принаймні в один виток Таке виконання доцільне для полегшення збирання і монтажу пристрою При цьому протяжний ланцюжок ємностей звитий в безліч витків, наприклад, навколо твірної поверхні, яка у цілому має вигляд тіла обертання - циліндра, еліпсоїда або будь-якого іншого Переважно, суміжні ємності сусідніх витків розміщені з кутовим зміщенням один відносно одного Доцільно прикріпити ємності до несучого каркаса, виконаного, наприклад, порожнистим у вигляді тіла обертання з торцевими стінками, до тіла обертання якого прикріплені ємності, а до принаймні одній торцевої СТІНЦІ прикріплена напіввісь Якщо внутрішній об'єм цього порожнистого тіла обертання виконати герметичним, то автоматично забезпечується плавучість пристрою, для регулювання якої можуть застосовуватися вантажі, що прикріпляються на внутрішній поверхні тіла обертання Винахід пояснено далі за допомогою малюнків, на яких показані Фіг 1 - поперечний розтин одного з варіантів конструкції пристрою Фіг 2 - поперечний розтин другого варіанта конструкції пристрою Фіг 3 - з'єднання ємностей у ланцюжок Фіг 4 - розміщення ланцюжка на циліндрі Фіг 5 - пристрій у нижньому зануреному положенні Фіг 6 - пристрій у верхньому положенні Фіг 7 - приклад послідовного з'єднання пристроїв Фіг 8 - приклад паралельного з'єднання пристроїв Пристрій для перетворення енергії хвиль на Ємності можуть мати різноманітні форми Як не обмежуючий приклад на фіг 2 показані ємності у вигляді ковшів, горловини яких, як приналежність задньої секції ємності, служать впускними отворами 7 Технологічно доцільним, особливо при виготовленні ємностей з пластмаси, є виконання ємностей у вигляді ланцюжка, в якому передня секція корпусу кожної подальшої ємності пов'язана із задньою секцією корпусу попередньої ємності (фігЗ) У процесі збирання пристрою цей ланцюжок звивають навколо твірної поверхні, наприклад, у вигляді циліндра (фіг 4) Крок між ємностями в протяжному ланцюжку вибирають такий, щоб після звивання суміжні ємності 1 сусідніх витків мали кутове зміщення один відносно одного У даному прикладі ємності прикріплені до порожнистого несучого каркаса 10, виконаного у вигляді тіла обертання 11 з торцевими стінками 12 і 13 До тіла обертання 11 прикріплені ємності 1, а до торцевий стінки 12 прикріплена напіввісь 14, яка призначена для відбору енергії обертання пристрою Внутрішній об'єм каркаса 10 виконаний герметичним, чим автоматично забезпечується плавучість пристрою у цілому Для регулювання плавучості передбачені вантажі 15, прикріплені на внутрішній поверхні тіла обертання 11 При розміщенні такого пристрою на плаву на поверхні водоймища ємності 1, які звернені до поверхні води своїми передніми секціями і відносно яких відбувається підвищення рівня води, будуть заповнюватися водою або через клапани 9, якщо висота хвилі менше, ніж висота ємності 1, або як через клапани 9, так і через впускний отвір 7, якщо висота хвиль перевищує висоту ємності 1 (фіг 5) При зменшенні рівня води відносно цих ємностей 1 вода не може з них витікати і в результаті створюється крутильний момент М1, який прагне провернути пристрій відносно осі обертання (фіг 6) 3 у діаметрально протилежного боку пристрою ємності 1 звернені до води своїми задніми секціями При пониженні рівня води відносно цих секцій клапан 9 відкривається, в ємність 1 поступає повітря, а вода витікає з ємності 1 При підвищенні рівня води відносно цих секцій клапан 9 за 62659 жину встановлених паралельно роторів 15 Тут кривається, перешкоджає виходу повітря з ємності кожний ротор 15 пов'язаний із загальним пристро1 і, ВІДПОВІДНО, вода не може поступити в ємність єм 23 для передачі крутильного моменту до гене1 Таким образом, частина ємності 1, що заповнератора електроенергії У цьому варіанті частина на повітрям, виявляється під водою, що також роторів 15' мають напрямок обертання в один бік, створює крутильний момент М2, який прагне пронаприклад, за годинниковою стрілкою, а друга чавернути пристрій відносно осі обертання в той же стина роторів 15" - напрямок обертання в інший бік, що і момент М1 бік, ВІДПОВІДНО, проти годинникової стрілка Ротори Заповнення ємностей водою і їх випорожнення 15' і 15" встановлені почергово, що забезпечує відбувається при будь-якій висоті хвилі і ротор можливість компенсації перекидаючого моменту, буде обертатися при будь-якій висоті хвилі, незаякий діє з боку роторів 15 лежно від висоти ємності Таким чином, розмір ємностей може бути оптимізований виходячи з Ротори 15' і 15" працюють як це описано вище вимог до енергетичної ефективності пристрою, а Установка у цілому плаває і за допомогою троса і також технологічних і споживчих умов якоря зафіксована від унесення хвилями або вітром У деяких випадках буде переважно прикріпиОдин з можливих варіантів виконання хвильоти установку до невеликого острова, розміри якого вої енергетичної установки по винаходу показаний такі, що хвилі обтікають його без істотної втрати на фіг 7 Установка містить множину описаних виенергії ще пристроїв у вигляді роторів 15, які підтримуються на поверхні води Ротори 15 послідовно Передача електроенергії від генератора до сполучені в ряд за допомогою з'єднувальних приспоживача, який може знаходитися як в безпосестроїв 16, а останній в ряду ротор 15 пов'язаний з редній близькості до установки, так і на березі, пристроєм 17 для передачі крутильного моменту здійснюється за допомогою силового кабеля до споживача енергії 18 З'єднувальний пристрій Оскільки В ЦИХ установках ротори будуть обе16 виконаний у вигляді гнучкого вала Ряд роторів ртатися при будь-якій висоті хвилі, незалежно від 15 зафіксований від унесення вітром або хвилями висоти ємності, то параметри установок, такі як з меж заданої ДІЛЬНИЦІ водоймища за допомогою КІЛЬКІСТЬ роторів, геометричні розміри і форма їх троса 19 і якоря 20 елементів, можуть бути вибрані виходячи з вимог до енергетичної ефективності установки і установСпоживачем енергії є підвищуючий редуктор ка буде зберігати працездатність при будь-якій 21, який, в свою чергу, пов'язаний з генератором висоті хвиль електричної енергії 22 Такий варіант установки переважний для акВинахід не обмежено описаними прикладами ваторій, в яких напрям хвиль і вітру практично не Так, ротори можуть мати радіус 3-4 або більше міняються, і, отже, відсутні або мінімальні чинники, метрів для установки потужністю в декілька десятщо приводять до бічного унесення установки ків кіловат У іншому випадку ротори можуть бути невеликими і виробляти електроенергію, достатню Якщо напрям хвиль і вітру ЗМІННІ, ТО переваждля живлення навігаційних приладів, наприклад, ним є розміщення редуктора і генератора на плабакену або радюбуя Крім того, установка необовучій платформі, яка за допомогою, наприклад, в'язково виробляє електричну енергію - вона може якоря і троса, зафіксована від унесення, а вже до бути джерелом механічної енергії для, наприклад, неї прикріплений ротор або ряд роторів Тоді друобертання веслового гвинта або пропелера судна гий кінець ротора або ряду роторів залишається Таким чином, винахід охоплює ці і будь-які ІНШІ вільним і може переміщатися навколо платформи варіанти і модифікації, які зрозумілі фахівцеві в під дією хвиль і вітру змінного напряму даній області У іншому варіанті (фіг 8) установка має мно г. % 62659 62659 Комп'ютерна верстка А Крулевський 10 Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119