О ПРЕОБРАЗОВАНИИ ЭНЕРГИИ ВОЛН МОРЯ В

УДК 621.22:621.314.241
О ПРЕОБРАЗОВАНИИ ЭНЕРГИИ ВОЛН МОРЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ ЭНЕРГИЮ
Скубилин М.Д.
Энергообеспечение автономных необслуживаемых источников информации
морского базирования, например буйковых автоматических метеорологических станций, предполагает использование сменных элементов электропитания, что и трудоемко, и экономически невыгодно и экологически небезопасно. Альтернативой сменным
гальваническим элементам электропитания или аккумуляторам, нуждающимся в периодической подзарядке, может стать устройство с пьезоэлектрическими преобразователями волнения поверхности моря в электрическую энергию.
Известна энергетическая установка морского базирования, содержащая заякоренное плавучее средство с противовесом, расположенные в корпусе плавучего средства сквозная шахта и турбоэлектрогенератор постоянного тока. Её недостатки – значительные габаритно-весовые характеристики, сложность аппаратурной реализации,
высокая себестоимость, необходимость в заякорении, и ограниченная надежность в
работе.
Предлагается устройство преобразования энергии волн моря в электрическую
энергию, содержащее плавучее, с противовесом, средство, состоящее из двух и более
подвижно сопряженных элементов, способных при волнении моря совершать вращательные или возвратно-поступательные колебания друг относительно друга, в элементах плавучего средства - пьезоэлектрические преобразователи, выпрямители тока,
соединенные входами с электродами одноименных пьезоэлектрических преобразователей, накопитель электрической энергии, один на всё устройство, соединенный с
выходами всех выпрямителей тока, и преобразователи механических колебаний сопряженных элементов плавучего средства в дискретные силовые воздействия на пьезоэлектрические преобразователи, механически контактирующие с сопряженными
элементами плавучего средства и одноименными пьезоэлектрическими преобразователями.
В этом устройстве, при волнении поверхности моря, элементы плавучего средства совершают колебания друг относительно друга, которые преобразуются в дискретные силовые воздействия F(t) на пьезоэлектрические преобразователи, а по каждому воздействию F(t) генерируется электродвижущая сила Е(t), на выходе выпрямителя протекает ток I(t), а в накопителе накапливается электроэнергия W(t). Накопленная в накопителе электроэнергия постоянного тока приемлема для использования потребителями.
Будучи установленным на объекте морского базирования, устройство, даже при
коэффициенте полезного действия пьезоэлектрических преобразователей в пределах
0,10÷0,20, за счет последовательно во времени генерируемых импульсов тока накапливает электрическую энергию, достаточную для информирования потребителя, например информацией о метеорологическом состоянии района пребывания буйковой
автоматической метеорологической станции, об опасности района плавания в точке
установке буя, или о перемещении плавучего автономного научноисследовательского объекта (о координатах пребывания, направлении и скорости, перемещения).
Преимущества использования предлагаемых способа и устройства преобразования энергии волн моря в электрическую энергию состоят в том, что они работоспособны в автономном режиме неограниченно по времени суток и года, просты по применению, реализуемы на современной элементной базе в произвольных условиях их
производства, надежны и долговечны в эксплуатации, не нуждаются в обслуживании
2
2
до физического износа, обладают повышенной экологической чистотой, имеют пониженную себестоимость.
2