Редуктор енергії хвиль моря

Реферат: Редуктор енергії хвиль моря містить плавучий засіб, на якому закріплений герметичний корпус, в якому розташовані шарнірно закріплений маятник з постійними магнітами на кінцях коромисла, котушки індуктивності, розташовані співвісно по ходу магнітів, обмежники ходу маятника. Котушки індуктивності з'єднані послідовно з входами випрямляча, виходи якого з'єднані з входами нагромаджувача електроенергії. UA 74569 U (12) UA 74569 U UA 74569 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Заявлена корисна модель належить до енергетики, а, зокрема, до перетворювачів енергії хвилювання моря в електричну енергію, і може знайти застосування для електроживлення слабкострумових навантажень, що функціонують в автономному режимі, в т. ч. буйкових автоматичних радіометеорологічних станцій. Відома "Енергетична установка морського базування" [1], що містить заякорений плавучий засіб, електрогенератор, розташований в його корпусі, і противагу, причому електрогенератор виконаний у вигляді повітряного турбоелектрогенератора постійного струму, в корпусі плавучого засобу виконана наскрізна шахта, противага в товщі води забезпечена ротором з вертикально розташованими лопатями, кінематично зв'язаними з мультиплікатором і генератором постійного струму, розташованими у внутрішній порожнині противаги, а на палубі плавучого засобу навколо наскрізної шахти змонтовані гофровані пневмокамери змінного об'єму, верхні елементи яких шарнірно з'єднані зі змінними консолями, жорстко фіксуються на противагу, і нагнітальні камери гофрованих пневмокамер змінного обсягу з'єднані з повітряним турбоелектрогенератором, електрично зв'язаних з ротором електрогенератора з вертикально розташованими лопатями і зовнішньою енергомережею. Її недоліки - значні собівартість і габаритно-вагові характеристики, необхідність в заякоренні, значні апаратурні витрати і обмежена надійність у роботі. Відома, найближча до предмета пропонованої корисної моделі, "Установка конверсії енергії хвилювання моря в електроенергію" [2], що містить плавучий засіб і противагу, плавучий засіб якої виконано з двох і більше елементів з позитивною плавучістю, розташованих на поверхні моря і з'єднаних між собою механічно рухомо, в яких вмонтовані п'єзоелектричні перетворювачі, пристрої перетворення коливальних рухів сполучених елементів плавучого засобу в імпульсні силові дії, поєднані механічно з одного боку із зв'язаними елементами плавучого засобу, а з іншого боку - з однойменними п'єзоелектричними перетворювачами, випрямлячі струму, з'єднані електрично входами з п'єзоелектричними перетворювачами, і накопичувач електричної енергії, з'єднаний електрично з виходами випрямлячів. Її недоліки - обмеженість коефіцієнта перетворення енергії, що можна пояснити низьким коефіцієнтом перетворення п'єзоелектричних перетворювачів, і конструктивна складність. Задача корисної моделі - підвищення коефіцієнта корисної дії і надійності в роботі, а також спрощення конструкції перетворювача енергії хвиль моря в електроенергію. Технічний результат пропонованої корисної моделі - підвищення коефіцієнта корисної дії і зниження конструктивної складності перетворювача при одночасному підвищенні довговічності та надійності в роботі. Технічний результат досягається тим, що хвилювання моря послідовно перетворюється в коливання маятника, на якому укріплені постійні магніти, при зворотно-поступальному переміщенні яких, проходячи в котушках індуктивності, на клемах котушок наводиться електрорушійна сила, яка випрямлячем перетвориться в однополярні імпульси електроенергії, що накопичуються накопичувачем. Конструкція редуктора енергії хвиль моря наведена на фіг. 1, схема електрична принципова - на фіг. 2. Редуктор енергії хвиль моря містить плавучий засіб, на якому закріплений герметичний корпус, в якому розташовані (див. фіг. 1) шарнір 1, маятник 2, підвішений на шарнірі 1, з постійними магнітами 3 на кінцях коромисла, котушки 4 індуктивності, розташовані співвісно по ходу магнітів 3, і обмежники 5 ходу маятника 2. Котушки індуктивності 4 з'єднані (див. фіг. 2) послідовно і з входами випрямляча 6, вихід якого з'єднаний з входами накопичувача електроенергії 7. Величина електрорушійної сили (ЕРС) індукції ξ, що генерується індукційним перетворювачем механічної енергії в електричну, залежить від магнітної індукції В його постійного магніту 3, індуктивності L його котушок 4 і швидкості ξ зміни магнітного потоку Φ через площу S, обмежену витками котушок 4. Але ξ=-ΔΦ/Δt, де Ф=ВS·cos ; де  - кут нахилу магнітного поля до поверхні витка котушки 4; 2 а L  4kSN /  , де μ - магнітна проникність; N - число витків котушки 4 індуктивності;  довжина намотування котушки 4; k=f(  /d) - коефіцієнт, що залежить від відношення довжини  намотки до діаметра d котушки 4. Реально коефіцієнт корисної дії (КПДі) індукційного перетворювача в 34 рази вище, ніж КПДпе п'єзоелектричного перетворювача, так як КПДпе0,2 і КПДі0,5 [3]. Редуктор енергії хвиль моря працює таким чином. При хвилюванні поверхні моря плавучий засіб робить коливання відносно горизонтальної площини. При цьому корпус перетворювача також змінює кут нахилу до горизонту, а маятник 2, 1 UA 74569 U 5 10 15 20 відхиляючись від вертикалі, переміщує магніти 3 в котушках 4. Зворотно-поступальні рухи магнітів 3 в котушки 4 наводять імпульси змінної електрорушійної сили, амплітуда яких пропорційна намагніченості магнітів 3, швидкості їх переміщення в котушках і числу витків котушок 4. Вихідні двополярні імпульси котушок 4 змінної напруги (е.р.с.) випрямлячем 6 перетворюються в однополярні імпульси електроенергії, яка накопичується в накопичувачі 7. З виходів накопичувача 7 електроенергія надходить на входи споживача. Редуктор енергії хвиль моря застосуємо в науково-дослідних, технологічних і побутових цілях. При експлуатації на об'єкті морського базування, він, за рахунок послідовно в часі генеруючих імпульсів струму накопичує електричну енергію, достатню для інформування споживача, наприклад, метеорологічною інформацією про метеорологічний стан району перебування буйкової автоматичної метеорологічної станції, про небезпеку району плавання в точці установки буя або про переміщення плавучого автономного науково-дослідного об'єкта (про координати перебування, динаміку, напрямок і швидкість переміщення його носія). Переваги використання запропонованого редуктора енергії хвиль моря полягають у тому, що він працездатний в автономному режимі необмежено за часом доби і року, простий по застосуванню, реалізований на сучасній елементній базі в довільних умовах їх виробництва, надійний і довговічний в експлуатації, не потребує обслуговування до фізичного зносу, має невисоку собівартість і підвищений коефіцієнт корисної дії. Джерела інформації: 1. Патент RU 2225530, F03B 13/16, бюл. 7, 2004; 2. Патент RU 90849, F03B 13/14, бюл. № 2, 2010; 3. Патент RU 104642, F03B 13/14, бюл. 14, 20.05.2011. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 Редуктор енергії хвиль моря, що містить плавучий засіб, який відрізняється тим, що на плавучому засобі закріплений герметичний корпус, в якому розташовані шарнірно закріплений маятник з постійними магнітами на кінцях коромисла, котушки індуктивності, розташовані співвісно по ходу магнітів, обмежники ходу маятника, а котушки індуктивності з'єднані послідовно з входами випрямляча, виходи якого з'єднані з входами нагромаджувача електроенергії. 2 UA 74569 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3