Автоматическая энергоустановка морского базирования

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ АВТОМАТИЧЕСКАЯ ЭНЕРГОУСТАНОВКА МОРСКОГО БАЗИРОВАНИЯ(71) Заявители Скубилин Михаил Демьянович Самойленко Анатолий Петрович Гончарова Юлия Анатольевна(72) Авторы Скубилин Михаил Демьянович Самойленко Анатолий Петрович Гончарова Юлия Анатольевна(73) Патентообладатели Скубилин Михаил Демьянович Самойленко Анатолий Петрович Гончарова Юлия Анатольевна(57) Автоматическая энергоустановка морского базирования, содержащая плавучее средство и противовес, отличающаяся тем, что плавучее средство выполнено из двух и более элементов с положительной плавучестью, расположенных на поверхности моря и соединенных между собой механически подвижно, в которых вмонтированы пьезоэлектрические преобразователи, устройства преобразования колебательных движений сопряженных элементов плавучего средства в импульсные силовые воздействия, соединенные механически с одной стороны с сопряженными элементами плавучего средства, а с другой стороны - с одноименными пьезоэлектрическими преобразователями, выпрямители тока,соединенные электрически входами с пьезоэлектрическими преобразователями, и накопитель электрической энергии, соединенный электрически с выходами выпрямителей.(56) 1. Заявка 2001118618/06, МПК 03 3/00, 2003. 2. Заявка 2002120692/06, МПК 04 23/00, 2004. 3. Патент 2225671, МПК 02 2/10, 2004. 4. Патент 2225530, МПК 03 13/16, 2004. Предлагаемая полезная модель относится к энергетике, а в частности, к преобразователям энергии волнения моря в электрическую энергию, и может найти применение для электропитания слаботочных нагрузок, функционирующих в автономном режиме, в т. ч. буйковых автоматических радиометеорологических станций. Известны способ преобразования гравитационной энергии в механическую энергию вращения и гравитационный двигатель Мезенцева Л. Н. 1, заключающийся в перемещении масс вещества и за счет разности произведения масс на плечи рычагов вращении ротора двигателя. Их недостатки - значительные сложность и себестоимость, ограниченность срока функционирования и надежности в работе, незначительная выходная мощность. Известны способ конверсии тепла окружающей среды в электроэнергию и устройство для его осуществления - ферроэссор 2, заключающийся в использовании известных свойств ферромагнитных материалов, способных генерировать или поглощать электроэнергию при изменении их температуры (выделенное курсивом - признаки, общие с предметом изобретения). Их недостатки - сложность технической реализации, ограниченная надежность в работе и значительная себестоимость. Известен пьезоэлектрический тепломеханический двигатель-генератор 3, содержащий вал, установленный в опорах с возможностью вращения, и радиально расположенные нитиноловые элементы, обладающие эффектом памяти формы и соединенные с массами,на которые воздействует гравитационное поле, причем он снабжен пьезоэлектрическими элементами с электродами, электроды электрически соединены с концами нитиноловых элементов, а массы воздействуют через рычаги на пьезоэлектрические элементы и периодически деформируют их. Его недостатки - необходимость использования пьезоэлектрических и нитиноловых элементов с коэффициентом полезного действия, превышающим единицу, значительные габаритно-весовые характеристики и аппаратурная сложность, высокая себестоимость. Известна как более близкая к предмету предлагаемой полезной модели энергетическая установка морского базирования 4, содержащая заякоренное плавучее средство, электрогенератор, расположенный в его корпусе, и противовес, причем электрогенератор, расположенный в корпусе, выполнен в виде воздушного турбоэлектрогенератора постоянного тока, в корпусе плавучего средства выполнена сквозная шахта, противовес в толще вода снабжен ротором с вертикально расположенными лопастями, кинематически связанным с мультипликатором и генератором постоянного тока, расположенными во внутренней полости противовеса, а на палубе плавучего средства вокруг сквозной шахты смонтированы гофрированные пневмокамеры переменного объема, верхние элементы которых шарнирно соединены со съемными консолями, жестко фиксируемыми на противовесе, и нагнетательные камеры гофрированных пневмокамер переменного объема соединены с воздушным турбоэлектрогенератором, электрически связанным с электрогенератором ротора с вертикально расположенными лопастями и внешней энергосетью. Ее недостатки - значительные себестоимость и габаритно-весовые характеристики,необходимость в заякорении, значительные аппаратурные затраты и ограниченная надежность в работе. 63792010.08.30 Технический результат предлагаемой полезной модели автоматическая энергоустановка морского базирования - снижение себестоимости, аппаратурной сложности и габаритно-весовых характеристик при повышении долговечности и надежности в работе. Технический результат достигается тем, что преобразование энергии волнения моря в электрическую энергию осуществляется последовательным преобразованием волнения моря в импульсные силовые воздействия, а импульсные силовые воздействия - в импульсы электрической энергии (в импульсы пьезо- э.д.с.), которая, после выпрямления, накапливается (аккумулируется) а устройство преобразования энергии волнения моря в электрическую энергию содержит плавучее средство с противовесом, причем плавучее средство выполнено из двух и более элементов с положительной плавучестью, расположенных на поверхности моря и соединенных между собой механически подвижно, в которых вмонтированы пьезоэлектрические преобразователи, устройства преобразования колебательных движений сопряженных элементов плавучего средства в импульсные силовые воздействия, соединенные механически с одной стороны с сопряженными элементами плавучего средства, а с другой стороны - с одноименными пьезоэлектрическими преобразователями, выпрямители тока, соединенные электрически входами с пьезоэлектрическими преобразователями, и накопитель (аккумулятор) электрической энергии, соединенный электрически с выходами выпрямителей тока. Конструкция автоматической энергоустановки морского базирования приведена на фиг. 1 (вид сбоку) и фиг. 2 (вид сверху), возможные конструктивные исполнения преобразователя механических перемещений в импульсные силовые воздействия на пьезоэлектрический преобразователь приведены на фиг. 3 (первый вариант) и на фиг. 4 (второй вариант), схема электрическая принципиальная - на фиг. 5, а временные диаграммы механическойи электрической .иэнергии - на фиг. 6. Автоматическая энергоустановка морского базирования содержит плавучее средство 1(фиг. 1 и 2) с противовесом 2 (фиг. 1), накопитель электроэнергии 3 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3 и фиг. 4), элементы 4 (фиг. 1 и фиг. 2) с положительной плавучестью, расположенные на поверхности моря, механически контактирующие с плавучим средством 1 и совершающие, при волнении поверхности моря, вращательные (фиг. 3) или возвратнопоступательные (фиг. 4) колебания относительно плавучего средства 1, а в плавучем средстве 1 установлены преобразователи 5 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3 и фиг. 4) колебаний волн моря в импульсы электрической энергии. Преобразователи 5 колебаний волн моря в импульсы электрической энергии содержат подвижные механические элементы 6 (фиг. 3 и фиг. 4), молоточки 7 (фиг. 3 и фиг. 4) с молотовищами (водилами) 8 (фиг. 3 и фиг. 4) и бойками 9 (фиг. 3 и фиг. 4) и пьезоэлектрические преобразователи 10. Молотовища 7 выполнены эластичными и установлены так, что один конец неподвижно соединен с корпусом преобразователя 5 в точке, обеспечивающей возможность механического контакта его бойка 9 с пьезоэлектрическим преобразователем 10 (фиг. 3 и фиг. 4), а свободный конец молотовища 8 контактирует механически с зубчатой (ребристой) поверхностью подвижного элемента 6, контактирующего, в свою очередь, осью или торцом с элементом 4 плавучего средства 1. В преобразователях 5 (фиг. 3 и фиг. 4) размещены пьезоэлектрические преобразователи 10 и выпрямители тока 11, соединенные входами с электродами одноименных пьезоэлектрических преобразователей 10, а выходами - с накопителем электрической энергии 3, одним на вс устройство. Конструктивно автоматическая энергоустановка морского базирования содержит плавучее средство 1 с противовесом 2 (фиг. 1), накопитель 3 (фиг. 1 и фиг. 2) электрической энергии, элементы 4 с положительной плавучестью, размещенные на поверхности моря,механически контактирующие с плавучим средством 1 и допускающие вращательные(фиг. 3) или возвратно-поступательные (фиг. 4) колебания относительно плавучего средства 1, и преобразователи 5 колебаний волн моря в импульсы электрической энергии, механически контактирующие вращательно (фиг. 3) или возвратно-поступательно (фиг. 4), с 3 63792010.08.30 элементами 4 с положительной плавучестью. В плавучем средстве 1 установлены преобразователи 5 (фиг. 3 и фиг. 4) колебаний волн моря в импульсы электрической энергии,включающие подвижные механические элементы 6 (фиг. 3 и фиг. 4), молоточки 7 (фиг. 3 и фиг. 4) с молотовищами (водилами) 8 (фиг. 3 и фиг. 4) и бойками 9 (фиг. 3 и фиг. 4) и пьезоэлектрические преобразователи 10 в электрическую энергию, и выпрямители тока 11, соединенные (фиг. 5) входами с электродами одноименных пьезоэлектрических преобразователей 10, а выходами - с накопителем 3 электрической энергии, одним на вс устройство. Автоматическая энергоустановка морского базирования работает следующим образом. При волнении поверхности моря элементы 4 плавучего средства совершают вращательные (фиг. 3) или возвратно-поступательные (фиг. 4) колебания относительно плавучего средства 1. При этом колебания элементов 4 плавучего средства преобразователем 5 преобразуются в импульсные силовые воздействия(фиг. 6) на пьезоэлектрические преобразователи 10, которые по каждому воздействию ( генерируют электродвижущую силу , на выходе выпрямителя 11 протекает импульс тока , а в накопителе 3 накапливается электроэнергия . Электроэнергия постоянного тока, накопленная в накопителе 3, приемлема для использования потребителями. Автоматическая энергоустановка морского базирования применима в научно-исследовательских, технологических и бытовых целях. При эксплуатации на объекте морского базирования установка за счет последовательно во времени генерируемых импульсов тока накапливает электрическую энергию, достаточную для информирования потребителя,например, метеорологической информацией о метеорологическом состоянии района пребывания буйковой автоматической метеорологической станции, об опасности района плавания в точке установки буя или о перемещении плавучего автономного научноисследовательского объекта (о координатах пребывания, динамике, направлении и скорости перемещения его носителя). Преимущества использования предлагаемой автоматической энергоустановки морского базирования состоят в том, что она проста по применению, реализуема на современной элементной базе, обладает невысокой себестоимостью. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5