EA014378B1 - Преобразователь энергии волн - Google Patents
Преобразователь энергии волн Download PDFInfo
- Publication number
- EA014378B1 EA014378B1 EA200900717A EA200900717A EA014378B1 EA 014378 B1 EA014378 B1 EA 014378B1 EA 200900717 A EA200900717 A EA 200900717A EA 200900717 A EA200900717 A EA 200900717A EA 014378 B1 EA014378 B1 EA 014378B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- elements
- water
- immersion
- converter according
- specified
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 69
- 230000009471 action Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims description 52
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000008602 contraction Effects 0.000 claims 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 11
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 6
- ORQBXQOJMQIAOY-UHFFFAOYSA-N nobelium Chemical compound [No] ORQBXQOJMQIAOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 3
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 3
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000009182 swimming Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
- 230000004584 weight gain Effects 0.000 description 1
- 235000019786 weight gain Nutrition 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
- F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
- F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
- F03B13/16—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem"
- F03B13/20—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" wherein both members, i.e. wom and rem are movable relative to the sea bed or shore
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
- F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
- F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
- F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
- F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
- F03B13/22—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the flow of water resulting from wave movements to drive a motor or turbine
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2240/00—Components
- F05B2240/90—Mounting on supporting structures or systems
- F05B2240/97—Mounting on supporting structures or systems on a submerged structure
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
- Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)
- Signal Processing For Digital Recording And Reproducing (AREA)
- Inks, Pencil-Leads, Or Crayons (AREA)
- Revetment (AREA)
- Control Of High-Frequency Heating Circuits (AREA)
Abstract
Преобразователь энергии волн, содержащий по меньшей мере два элемента (1, 2), связанных вместе подвижным соединительным устройством (4), обеспечивающим взаимное перемещение элементов (1, 2) в ответ на движение волн в воде, куда помещено устройство. Устройство дополнительно включает преобразователь энергии (6) для преобразования движения соединительного устройства (4) в электроэнергию и средство для сохранения и/или транспортировки произведенной энергии в другое место; устройство отличается тем, что элементы (1, 2) полностью не всплывают, при этом погружные элементы придают всему устройству нейтральную плавучесть. В устройстве предусмотрено средство для удержания положения каждого из указанных погружных элементов, в основном, в состоянии покоя относительно окружающей воды, с которой они находятся в прямом контакте, с тем, чтобы элементы (1, 2) двигались под воздействием волны, в основном, так же, как и невозмущенная частица воды, помещенная в ту же самую область, причем эти по меньшей мере два погружных элемента (1, 2) разнесены соединительным устройством (4) на некоторое расстояние, чтобы принять соответствующие положения, на которые по-разному влияет движение воды, вызванное волнами.
Description
Область изобретения
Настоящее изобретение относится к области преобразователей энергии волн (ПЭВ), то есть к тем установкам или устройствам, которые служат для выработки электроэнергии, используя энергию морских волн.
Предпосылки создания изобретения
В известном уровне техники предлагаются различные виды преобразователей энергии волн. Однако известные системы ПЭВ имеют ряд недостатков, которые пока ограничивают их практическое использование и распространение.
Главные проблемы связаны с низкой эффективностью, сложной конструкцией и/или дорогостоящим обслуживанием. Эти проблемы вызваны многими факторами, до некоторой степени связанными друг с другом.
Во-первых, известные ПЭВ используют, главным образом, вертикальный компонент движения волны. Поскольку движение волны вообще является круговым, значительные компоненты движения теряются без пользы, что можно видеть, например, в устройствах, раскрытых в патентах ϋδ 4453894, ϋδ 6857266, АО 2004065785, ϋδ 4232230, ϋδ 4672222, ϋδ 5411377, и устройствах Ре1атЦ, ΑΑδ А ЕС и Лс.|иаВиОУ. продаваемых соответственно компаниями ΟΡΌ Ыб. (\у\у\у.осеапрб.сот <1Шр://\\л\лу.осеапрб.сот>). ΑΑδ Осеап Епегду Ыб. (\у\у\у.\уаге5\упк.|.сот <11Цр://\у\у\у.\уауе5\утс|.сот>) и АциаЕпегду Огоир Ыб. (\у\у\у.асщаепегс|ус.|гоир.сот <1Шр://\у\у\у.асщаепегс|ус.|гоир.сот>).
В некоторых случаях, например, в устройствах, раскрытых в патентах ϋδ 4453894 и ϋδ 6857266, установка имеет естественную частоту колебания и, следовательно, способна эффективно использовать только волны с определенными частотами, в противном случае требуется блокирующий механизм, чтобы преодолеть это ограничение.
С другой стороны, чтобы получить максимальную возможную эффективность, в известных ПЭВ используются плавающие или поверхностные элементы, которые должны быть ориентированы в зависимости от направления волновой системы, которая используется для отбора энергии. В любом случае, эффективность является удовлетворительной только собирая монохроматические волны, или в любом случае волны, перемещающие в одном и том же общем направлении, как в устройстве ϋδ 2005167988 А1 и в устройстве Ре1атщ и АауеР1апе (производитель - компания АауеР1апе Α/δ, \у\у\у.\уагер1апе.сот <1Шр://\у\у\у.\уагер1апе.сот>).
Кроме того, многие известные устройства должны быть установлены на дне или размещены в зоне прибоя, как, например, устройства по заявкам ϋδ 2005167988 А1, ϋδ 5411377, и в вышеупомянутых устройствах ΑΑδ ПЭВ, Ре1ат18 и АцнаВнОУ. Следовательно, они не могут быть установлены там, где волны самые большие и с самым высоким энергетическим потенциалом. Кроме того, береговые или прибрежные системы являются большими по объему и плохо совместимыми с требованиями защиты окружающей среды.
Наконец, как упомянуто выше, большинство известных устройств использует плавание на поверхности, чтобы извлечь энергию из движения волны или в любом случае они имеют значительную часть своего объема над поверхностью воды, по меньшей мере, во время некоторой части волнового цикла, что может подвергнуть их действию штормовой погоды и тащить по ветру даже при малых волнах. Это типичный случай для установок, раскрытых в патентах υδ 4453894, ϋδ 6857266, АО 2004065785, ϋδ 4232230, ϋδ 4672222, ϋδ 5411377 и Ре1ат18, АциаВнОУ, АауеР1апе и Аауе Огадоп (компания Аауе Огадоп Αρδ, \у\у\у.\уагебгас.|оп.пе1 <1Шр://\у\у\у.\уауебгас.|оп.пе1>). Из-за наличия поверхностных элементов, которые обязательно имеют ограниченный размер, имеются также конструкционные ограничения на сумму энергии, которую может собрать одиночным устройством.
Краткое описание изобретения
Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы обойти вышеупомянутые ограничения известных ПЭВ путем создания устройства, имеющего, по меньшей мере, следующие преимущества:
более высокий КПД при использовании всех компонентов движения волн;
высокие рабочие характеристики как с системой монохроматических волн, так и с не монохроматической системой, не подвергаясь значительному влиянию направления волны и волн с малой длиной волны;
простая конструкция, легкая в установке и обслуживании;
незначительное перемещение из-за собственных колебаний;
возможность установки на некотором расстоянии от берега на глубоководном участке; удовлетворительная устойчивость при штормовой погоде.
Эта цель была достигнута с помощью улучшенного преобразователя энергии волн согласно настоящему изобретению, существенные признаки которого определены в первом из пунктов формулы изобретения.
Краткое описание чертежей
Характеристики и преимущества улучшенного преобразователя энергии волн согласно настоящему изобретению будут более понятны из чтения последующего описания, не ограничивающего примера осуществления изобретения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых фиг. 1 - перспективное изображение первого примера осуществления преобразователя энергии волн
- 1 014378 согласно изобретению;
фиг. 2 - вид сбоку на преобразователь энергии волн фиг. 1;
фиг. 3 - вид снизу на преобразователь энергии волн, показанный на предыдущих фигурах;
фиг. 4 - осевое сечение центральной части нижнего элемента преобразователя энергии волн, представленного на предыдущих фигурах;
фиг. 5 - перспективный вид второго примера ПЭВ согласно изобретению;
фиг. 6 - вид снизу на преобразователь энергии волн фиг. 5;
фиг. 7 - осевое сечение центральной части нижнего элемента преобразователя энергии волн фиг. 5;
фиг. 8 - перспективное изображение третьего ПЭВ согласно изобретению;
фиг. 9 - осевое сечение штанги преобразователя энергии волн фиг. 8;
фиг. 10 - перспективное изображение четвертого примера воплощения преобразователя энергии волн согласно изобретению;
фиг. 11 - перспективное изображение периферийной части нижнего элемента преобразователя энергии волн фиг. 10;
фиг. 12 - перспективное изображение пятого примера воплощения преобразователя энергии волн согласно изобретению;
фиг. 13 - осевое сечение центральной части нижнего элемента преобразователя энергии волн фиг. 12; фиг. 14 - осевое сечение конструкции клетки преобразователя энергии волн фиг. 12;
фиг. 15 и 16 соответственно - перспективный вид и осевое сечение водного коллектора преобразователя энергии волн фиг. 12.
Описание предпочтительных примеров осуществления
На фиг. 1-4 проиллюстрирован первый пример осуществления улучшенного преобразователя энергии волн (ПЭВ), который содержит следующие основные части: верхний погружной элемент 1 (например, цилиндрический бак, содержащий, главным образом, воду и воздух, с минимальной инерционной массой); нижний погружной элемент 2, например, состоящий из шести меньших по размеру цилиндрических баков 3, содержащих, в основном, воду и воздух, жестко соединенных по круговой конфигурации, в основном, вокруг цилиндрического центрального связующего узла 5; штангу 4, проходящую между верхним элементом 1 и нижним элементом 2 вдоль общей оси этого узла, выступающей за пределы нижнего элемента 2 и снабженной внутри соответствующей системой противовеса (не показана), в некоторой точке вдоль ее длины, соответствующей среднему положению нижнего погружного элемента 2, и две турбины 6, установленные на соответствующих концах поперечной опоры 7, интегрально и ортогонально пересекающие штангу 4 в соответствии с ее свободным нижним концом.
Штанга может также иметь форму решетчатой стальной конструкции, с сечением большего размера по сравнению с изображенной на чертежах, или, в любом случае, конструкцией, обеспечивающей достаточную жесткость и устойчивость при механических напряжениях. Соединительный узел 5 будет выполнен в масштабе и соответственно модифицирован. Для удержания фиксированного положения погружных элементов 1 и 2 относительно окружающей их воды, можно также снабдить их дополнительной массой в виде водяного балласта и/или килей.
Штанга 4 прикреплена к нижней плоской поверхности 1а верхнего погружного бака 1 через стык 8, что позволяет изменить ориентацию штанги относительно бака 1. Стык 8 может быть, например, шарнирным соединением. Множество элементов плавучести 9, например, небольшие цилиндрические баки, заполненные воздухом, крепятся к верхней плоской поверхности верхнего погружного элемента 1 тросами 10. При действии волны элементы плавучести 9 помогают удерживать верхний бак 1 на постоянном расстоянии от водной поверхности и сохранять верхнюю поверхность дискообразного корпуса 11 параллельно поверхности воды. Альтернативно, они могут быть погружены в воду или подвергнуты действию волн более короткой длины с тем, чтобы создать стабилизирующее действие благодаря их средней выталкивающей силе.
Соединение между штангой и нижним погружным элементом 2, как упомянуто выше, осуществляется через соединительный узел 5. Соединительный узел содержит дискообразный корпус 11, на кромке внешней поверхности которого установлены малые баки 9. В корпусе 11 сформирован сферический вкладыш 11а, установленный с возможностью вращения шарового элемента 12 со сквозным отверстием 12а для скользящей вставки штанги 4.
Следовательно, в этом устройстве гарантируется относительное движение нижнего погружного элемента 2 вдоль осевого направления штанги 4 благодаря скользящему соединению последнего с отверстием 12а шарового элемента 12 соединительного узла 5. Кроме того, нижний элемент 2 может наклоняться относительно штанги через поворотное соединение шарового элемента с вкладышем 11а корпуса 11. Скольжение и вращение обеспечиваются шариковыми и/или роликовыми подшипниками или с помощью других средств, обеспечивающих движение частей относительно друг друга с тем, чтобы нижний элемент мог свободно перемещаться и наклоняться относительно штанги.
Для упрощения чертежей нижний элемент 2 установлен, в основном, в середине штанги 4. Однако практически часть штанги 4 между элементами 1 и 2 будет, в основном, длиннее нижней части и находиться за пределами элемента 2, чтобы обеспечить большее усилие на турбинах 6 в ответ на движение
- 2 014378 верхнего элемента 1.
Поперечная опора 7 связана с вращающимся концевым сегментом 4а штанги 4 с тем, чтобы штанга могла вращаться вокруг оси той же самой штанги 4, удерживая ее центр на той же оси. Турбины 6 связаны с концами опоры 7, причем их рабочая сторона обращена к опоре турбины 6, установлены таким образом, что они могут вращаться вокруг центральной оси этой опоры.
Система механизмов для накопления и/или преобразования энергии, полученной благодаря движению турбин 6, как объяснено ниже без ее подробного описания, выполнена по обычной схеме известного уровня техники. Система механизмов может быть расположена в нижнем погружном элементе 2 и может быть, например, устройством для электролиза воды и производства водорода, который может затем храниться в контейнерах и периодически перекачиваться в специальные суда. Если позволяют условия, можно также использовать кабель для передачи произведенной электроэнергии в плавающее или погруженное в воду машинное отделение или непосредственно в электрическую сеть.
При использовании устройство в целом имеет нейтральную плавучесть при нормальной работе и в состоянии покоя. Во время нормальной работы нижний элемент 2 движется намного меньше, чем верхний элемент 1, который находится под прямым воздействием волн, причем влияние волны быстро уменьшается с глубиной. В частности, в предельной ситуации, когда самая большая длина падающих волн меньше или равна расстоянию между элементами 1 и 2, нижний элемент 2 останется приблизительно неподвижным в цикле прохождения волны. В реальном развертывании установки, когда по практическим причинам вышеупомянутое среднее расстояние между элементами 1 и 2, в основном, устанавливается короче, чем полная длина волны, движение нижнего элемента может быть еще более уменьшено, увеличивая его инерционную массу (соответственно, его плавучесть равна его полной нейтральной плавучести).
С другой стороны, верхний элемент 1 стремится двигаться по круговому пути под воздействием монохроматической волны с длиной волны, сопоставимой указанному расстоянию (это характерно для движения массы воды под воздействием монохроматической волны). Если волновая система не будет монохроматической, то движение верхнего элемента 1 будет наложением различных круговых траекторий, определяемых различными монохроматическими волнами, которые являются доминирующими компонентами волновой системы.
Плавучесть верхнего элемента 1 и элементов плавучести 9 точно уравновешивается противовесом в штанге 4, и весом той же самой штанги наряду с весом поперечной опоры 7 и турбины 6, чтобы в среднем удерживать уровень воды приблизительно на половине высоты элементов плавучести 9. Благодаря наличию нижнего погружного элемента 2 и инерции противовеса в штанге 4 круговое движение верхнего элемента 1 преобразуется в замкнутую траекторию нижнего конца штанги 4. Эта траектория является круговой только приблизительно, поскольку движение будет круговым, только если нижний элемент 2 всегда находится точно в середине штанги 4, чего не происходит при нормальной работе.
Под воздействием волны нижний конец штанги 4 движется относительно окружающей воды и, следовательно, всей сборки поперечной опоры 7 и турбины 6, приводя в движение турбины. Используя киль и/или двигатели, турбины 6 всегда могут удерживаться в направлении движения окружающей воды, чтобы получить максимальный КПД. Во время всего волнового цикла системы монохроматических волн турбины делают поворот на 360° вокруг оси поперечной опоры 7. При монохроматической волновой системе опора 7 не вращается относительно штанги 4. Если волновая система будет наложением различных монохроматических волновых систем, то турбины 6 всегда будут удерживаться в нужном направлении небольшим усилием вследствие того, что они описывают замкнутую траекторию относительно окружающей воды, и, следовательно, перенаправление может быть инкрементным.
В зависимости от КПД турбин 6 при извлечении энергии при движении через них массы воды и в зависимости от положения соединительного узла 5 вдоль опоры 4 во время волнового цикла, траектория нижнего конца опоры будет стремиться стать примерно эллиптической вместо круговой. Точно также, хотя и в меньшей степени, траектория верхнего элемента 1 стремится стать примерно эллиптической. Изменяя положение нижнего элемента 2 относительно двух концов опоры 4, можно изменить форму и размер этой траектории. В частности, может оказаться полезным установить, по меньшей мере, в некоторой степени это положение динамически в зависимости от волнового режима, поднимая или опуская нижний элемент 2 через устройства с переменной плавучестью и/или используя пропеллеры для оптимизации скорости и, следовательно, КПД гидротурбин 6.
При полном волновом цикле результирующая сил, направленных на нижний погружной элемент 2, будет приблизительно вертикальной и будет зависеть только от энергии и формы волн, воздействующих на устройство. Следовательно, чтобы удерживать нижний элемент 2 в постоянном среднем положении, достаточно иметь систему управления, которая учитывает ее среднее положение после многих волновых циклов, и ее воздействие будет постепенным и малым по сравнению с энергией волн, действующих на устройство. В частности, если форма и энергия волн остаются постоянными некоторое время, то система достигнет равновесия, и для стабилизации нижнего элемента 2 никакого дальнейшего вмешательства не потребуется. Система управления может быть статическим устройством типа элементов плавучести 9 (см. второй пример осуществления, описанный ниже) или даже просто состоящий из устройств перемен
- 3 014378 ной плавучести, которые приводятся в действие автоматическим регулятором.
Длина штанги 4 для океанского устройства может быть свыше 50 м, чтобы установить нижний элемент 2 в области, на которую доминирующие волны действуют намного меньше, чем на верхний элемент 1, но штанга может быть и короче, чтобы снизить капитальные затраты. Фактически, даже с более короткой штангой устройство работает удовлетворительно, поскольку действие волны быстро уменьшается с глубиной, и, кроме того, горизонтальный компонент движения нижнего конца штанги 4 проходит, в основном, в направлении, противоположном направлению движения окружающей воды. В любом случае габариты будут оптимизированы, чтобы получить эффективное устройство, с учетом доминирующих волновых режимов на участке установки оборудования.
Верхний элемент 1 остается выше нижнего элемента 2 даже после нескольких волновых циклов, изза характера движения волн, которое в должном приближении не содержит полного смещения частиц воды. Чтобы компенсировать эффекты ветра, трения, потоков воды с различной скоростью и/или направления на разных глубинах элементов 1 и 2 и также для возможных непредвиденных внештатных событий, плавучесть верхнего элемента 1 и вес штанги 4 и турбины 6 должны быть оптимизированы, чтобы обеспечить достаточно прочный восстанавливающий момент. Как альтернатива или обеспечение состояния быстрой компенсации эффекта внештатных событий в элементы 1 и 2 и/или вдоль штанги 4 могут быть размещены небольшие пропеллеры, управляемые автоматизированной системой управления.
Элементы плавучести 9 могут быть заменены устройствами с переменной плавучестью, прикрепленными к верхнему элементу 1 и приводимыми в действие автоматизированной системой управления. Верхний элемент 1 в любом случае будет стремиться быть на постоянном среднем расстоянии от поверхности воды, и, в основном, с верхней поверхностью, параллельной поверхности воды, и, следовательно, воздействие этой системы управления будет минимальным по сравнению с энергией действия волн на устройство. Таким образом, можно достичь полного погружения, возможно на много метров ниже поверхности моря, что может оказаться полезным для минимизации износа и устранения опасности для судов.
В типичной океанской конфигурации верхний бак 1 будет иметь объем порядка 1000 т3, в то время как малые нижние баки 3 будут иметь объем порядка 200 т3. Объем нижнего погружного элемента 2, который может легко превысить 1000 т3 при океанском развертывании системы оставляет достаточно пространства для различных конфигураций системы преобразования энергии, которую было бы желательно использовать.
В упрощенной версии соединение между штангой 4 и верхним элементом 1 может быть жестким, чтобы удерживать штангу всегда перпендикулярно нижней поверхности 1а бака 1, который в этом случае может более эффективно использовать сферическую форму только с одним элементом плавучести 9, соединенный тросом с верхней штангой. Соединительный узел 5 может иметь форму простой шарнирной опоры, особенно в устройстве небольшого размера, или использовать карданное сочленение.
В другом упрощенном варианте функцию нижнего погружного элемента 2 может выполнять один соединительный узел 5, установленный в фиксированном положении вдоль штанги 4 и содержащий противовес. Это упрощение, вместе с ранее упомянутым упрощением, касающимся соединения между штангой и верхним элементом, хотя и несколько снижает КПД устройства, обеспечивает быструю сборку очень простой и дешевой конструкции, которая среди прочего полезна в целях тестирования создания прототипа. Если устройство непосредственно подключено к электрической сети или к внешнему машинному отделению через кабельную систему, нет также никакой необходимости в машинном отделении, встроенном в устройство, таким образом, еще более снижая его сложность.
Обратимся теперь к фиг. 5-7 второго примера осуществления устройства согласно изобретению, в котором части, соответствующие частям первого примера осуществления, обозначены соответствующими цифровыми позициями и не будут описаны снова. Точно так же общее поведение этого устройства при действии волн то же самое, как поведение устройства первого примера осуществления с нижним погружным элементом 102, сохраняющимся, в основном, в состоянии покоя, и верхним погружным элементом 101 в состоянии движения из-за воздействия волн при поддержании его ориентации такой, чтобы его верхняя поверхность 101Ь была бы, в основном, всегда параллельна водной поверхности. Также в этом случае может быть рассмотрено использование средств увеличения массы (включая водяной балласт и/или киль).
Однако в этом примере осуществления нижний конец штанги 104 свободен, то есть без сборки поперечной штанги и турбин. Извлечение энергии от движения устройства выполняется через гидравлические и/или электрические устройства, размещенные в стыке 108 соединений нижней поверхности 101Ь верхнего бака 101 со штангой 104 и также в соединительном узле 105 между штангой 104 и нижним элементом 102. Стык 108 в той же мере, как и в предыдущем примере осуществления, учитывает изменение ориентации между штангой и верхним баком, и это относительное движение, вызванное движением волны, используется вышеупомянутыми устройствами для извлечения энергии. Устройства в соединительном узле 105 извлекают энергию из совершающей возвратно-поступательное движение штанги 104 через отверстие 112а. Этот тип устройств, как таковой, уже известен, и не будет описываться подробно. Например, в элементе 105 можно иметь линейный электрический генератор (см., например, устройство ли
- 4 014378 нейного генератора в бакене ПЭВ, предложенном МК8Р Школы электротехники и информатики Орегонского государственного университета <й11р://ссс5.огсдоп51а1с.сйи/т5гГ/>). в то время как в элементе 108 можно иметь один или несколько шкивов или валов. которые передают относительное движение и связаны с генераторами электрического тока.
В этом примере осуществления имеется множество дополнительных элементов плавучести 113. прикрепленных к нижнему погружному элементу 102 через радиальные балки 114. выступающие из малых баков 103. и тросы 115. соединенные со свободными концами балок 114. Элементы 113 способствуют сохранению ориентации и положения устройства относительно водной поверхности. Кроме того. средняя составляющая сил. приложенных к нижнему элементу 102. изменяет положение покоя в положение нормальной работы. и элементы 113 компенсируют это действие. Отверстие 112а в шаровом элементе 112 является в этом случае отверстием во втулке 112Ь. выступающей в осевом направлении от противоположных сторон шарового элемента.
В упрощенном варианте этого примера осуществления штанга 104 может быть заменена тросом с противовесом. присоединенным к его нижнему концу. В этом случае может оказаться практичным разместить нижний элемент 102 на более значительном расстоянии от верхнего элемента 1. чем в конфигурации со штангой. Тогда нижний элемент 102 может заканчиваться вблизи морского дна и. если желательно. может быть даже установлен на нем. чтобы упростить конструкцию. Однако этот последний вариант устройства было бы труднее развернуть и обслужить. и он более подвергнут воздействию штормовой погоды.
Дальнейшей альтернативой является соединение верхних и нижних погружных элементов через расширенную штангу типа. описанного далее. в третьем примере осуществления. при наличии систем извлечения энергии. которые работают на принципе возвратно-поступательного движения штанги. Таким образом. можно избежать применения устройств извлечения энергии непосредственно в соединительном узле 105. и штанга 104 может заканчиваться в соединительном узле вместо того. чтобы пройти через него. Это делает устройство более компактным. хотя с недостатком усложнения конструкции штанги. При очень больших волнах будет двигаться все устройство. поскольку в этом случае нижний элемент также подвергается воздействию волны. Это снижает риск значительного перемещения. способного разделить устройство.
В любом случае. возможное разделение этих двух частей не будет разрушительным. и устройство может впоследствии быть повторно собрано. пропуская штангу обратно через корпус в соединительном узле (или соединяя друг с другом две части штанги. если используется конструкция как в третьем примере осуществления). Эта операция может быть также проделана автоматически с использованием автоматизированной системы управления на обеих частях и небольших пропеллеров плюс возможность изменения расстояния нижнего элемента от водной поверхности (например. удлиняя тросы. удерживающие элементы 113 на месте).
На фиг. 8 и 9 представлен третий пример осуществления устройства согласно изобретению. в котором захватывается полное движение волны. используя только линейные электрические генераторы. В этом примере осуществления устройство содержит множество погружных элементов 201. например четыре элемента. имеющих форму сферических баков. содержащих. в основном. воду и воздух и соединенных друг с другом соединительными штангами 204. чтобы образовать трехмерную конструкцию. например тетраэдрическую.
Каждая штанга 204 (фиг. 9) состоит из стрежня 204а. коаксиально и телескопически скользящего в трубчатой втулке 204Ь. Концы таким образом полученной сборки связаны с соответствующими погружными элементами 201. Линейный генератор электроэнергии 205. приводимый в действие совершающим возвратно-поступательное движение стержнем 204а и втулкой 204Ь. связан с внутренним концом этой втулки. Этот тип устройства для выработки электроэнергии хорошо известен. поэтому он представлен схематично и подробно не описывается. Можно сослаться на описанный второй пример осуществления изобретения.
Как одиночный элемент 201. так и одиночная штанга 204 (с соответствующим генератором 205) являются нейтрально плавучими. когда они погружены в воду на их среднюю рабочую глубину. Под воздействием волн различные баки 201 окажутся в различных режимах движения воды либо потому. что они разделены расстоянием. некратным длине волны. либо потому. что они находятся на разных глубинах. Относительное движение между ними создает напряжение или давление на соединяющиеся штанги 204. Как следствие. внутренний стержень 204а переместится относительно внешней втулки 204Ь. и это линейное возвратно-поступательное движение используется. чтобы произвести электроэнергию. Следовательно. из относительного движения различных частей соединенных между собой средств извлекается мощность. В этом случае геометрия конструкции также такова. что все (круговое) движение частиц воды из-за действия волн используется для сбора энергии.
В основном. все элементы 201 остаются в одном и том же положении покоя относительно окружающей воды. среднее положение которой не перемещается даже после многих циклов движения волны. В этом случае также могут использоваться средства увеличения массы. Однако чтобы держать погружные элементы 201. в основном. в их номинальной тетраэдрической конфигурации. необходимо время от
- 5 014378 времени использовать часть энергии для изменения среднего положения баков и штанг, чтобы противодействовать любому смещению из-за дрейфа, различной плавучести на различных глубинах, подводных течений или неравновесной работы различных частей. Эта коррекция может быть выполнена, используя линейные генераторы в качестве линейных электродвигателей, и/или присоединяя небольшие пропеллеры к конструкции, и/или размещая в штангах пружины, и/или используя устройства переменной плавучести.
Если один из баков 201 тяжелее трех других (при вытеснении одного и того же количества воды), то система, разработанная в любом случае на нейтральную полную плавучесть, будет стремиться к ориентации с тремя верхними погружными баками и одним нижним. В этом случае эти более легкие элементы со штангами, которые соединяют их друг с другом, могут быть заменены одним погружным элементом в виде верхнего элемента 1, 101 из предыдущих примеров осуществления с тем, чтобы все устройство могло бы удерживаться, в основном, на неподвижной глубине ниже водной поверхности. Другие соединительные штанги на нижнем баке также могут быть заменены одной штангой, чтобы получить описанный выше вариант, относящийся ко второму примеру осуществления. Могут быть предусмотрены аналогичные изменения конструкции этого третьего примера осуществления, если один бак легче, чем другие три идентичного размера. Как и в предыдущих примерах осуществления, устройство может удерживаться, в основном, на неподвижной глубине ниже поверхности при помощи устройств переменной плавучести, устанавливая их на баки и приводя в действие автоматизированную систему управления.
Машинное отделение может быть установлено в одном или нескольких баках 201, который в типичном океанском варианте может иметь объем 1000 т3 (фактический объем будет зависеть от выбранной оптимизации, которая, в свою очередь, будет зависеть среди других факторов от типичного волнового режима области развертывания установки).
Как и в предыдущем примере осуществления, при очень больших волнах устройство будет стремиться перемещаться всей массой, и, следовательно, между его частями не будет относительно больших движений. Устанавливая переменные устройства плавучести в баки и/или в штанги, связанные с автоматизированной системой управления, можно также принять меры, чтобы все устройство было бы установлено глубже в ответ на большие волны и мельче при небольших волнах, таким образом, защищая его от штормовой погоды и оптимизируя его КПД.
Тетраэдрическая структура, показанная в данном примере, является самой простой трехмерной жесткой конструкцией, которая здесь может быть использована; но имеется много других трехмерных конфигураций с такой же простой базовой конструкцией. Например, множество тетраэдрических модулей, подобных описанному выше, может быть объединено, чтобы сформировать целый структурный слой, распространяющийся на много квадратных километров. Такая конструкция может удерживаться на неподвижной глубине в нескольких десятках метров ниже средней поверхности моря, чтобы избежать столкновения с судами и свести к минимуму опасность разрушения из-за штормов и очень больших волн. Такая конструкция может быть модульной для эффективной выработки энергии и обслуживания, учитывая, что отказ отдельных модулей не помешает работе всей системы.
Со ссылками на фиг. 10 и 11 в четвертом примере осуществления устройство согласно изобретению захватывает полное движение волны, используя только генератор, соединенный тросами со шкивами. Однако в этом примере осуществления мощность извлекается из относительного движения между верхним погружным элементом и нижним погружным элементом и от последовательного перемещения системы, соединяющей элементы. Фактически, этот пример осуществления имеет много общего с первым и вторым примерами осуществления, описанными выше, и соответствующие части устройства обозначены соответствующими цифровыми позициями. В этом примере осуществления нижний погружной элемент 302 состоит из множества баков 303, жестко связанных друг с другом последовательно через центральное кольцо 305 и вокруг него.
Вместо штанги, соединяющей верхний погружной элемент 301 (с элементами плавучести 309) с нижним погружным элементом 302, используются тросы 304, соединенные одним концом с верхним элементом 301, и другим концом с весом 316, проходя через шкивы 317, поддерживаемые рамами 318, установленными за пределами соответствующих погружных баков 303. Шкивы 317 вращают соответствующие генераторы для производства электроэнергии (не показаны), установленные на опорных рамах 318 или в баках 303. При действии монохроматической волны (рассматриваемой здесь для простоты) верхний элемент 301 стремится описывать, в основном, круговую траекторию. Это альтернативно определяет натяжение или ослабление тросов, которые приводят шкивы 317 в движение и, следовательно, осуществляют производство электроэнергии.
Наличие весов 316 гарантирует выработку энергии и во время натяжения, и во время ослабления, и также то, что, в основном, верхний элемент 301 будет установлен выше центра масс нижнего элемента 302. Нижние баки 303 стремятся оставаться, в основном, в своем положении благодаря воде, которую они вытесняют, их инерционной массе и их фактической массе из-за частично замкнутой в контуре воды и/или киля. Чтобы компенсировать внештатные ситуации и небольшой дрейф из-за неуравновешенных сил трения или течений, баки 303 или кольцо 305 должны быть снабжены небольшими пропеллерами и/или устройствами переменной плавучести, управляемыми автоматической системой. В варианте этого
- 6 014378 примера осуществления нижние погружные баки 303 могут быть также сохранены в нужном положении дополнительными элементами плавучести как во втором примере осуществления изобретения.
На фиг. 12-16 показан пятый пример осуществления устройства согласно изобретению, которое аналогично первому примеру осуществления, что подчеркивается использованием соответствующих цифровых позиций для идентичных или аналогичных частей. Верхний погружной элемент 401 с элементами плавучести 409 и нижний погружной элемент 402 имеют ту же самую общую конструкцию, что и в первом примере осуществления. То же самое относится к соединительному узлу 405 с внешним дискообразным корпусом 411 и поворотным шаровым элементом 412 с отверстием 412а (фиг. 13). Как и в предыдущих примерах осуществления, здесь могут быть использованы присоединенная масса (частично замкнутый водяной контур и/или киль).
Отверстие 412а, которое намного шире, чем в предыдущих примерах, содержит центральный цилиндрический блок 4046 штанги 404, как показано на схеме, включая противовес и машинное отделение для производства электроэнергии, как описано выше. Штанга 404 дополнительно содержит центральный сердечник 404Ь, расширяющийся по оси от обоих плоских оснований блока 4046. Вокруг ядра 404Ь расположена упрочняющая клетка 404с, выступающая по оси от периферии блока 4046.
Верхний конец штанги 404 связан с верхним погружным элементом 401 через соединительный стык 408, снова аналогично уже описанным примерам осуществления. Нижний конец штанги 404 шарнирно связан с несколькими водяными коллекторами 406, каждый с входным передним патрубком 406а и хвостом с килями 406Ь. Сборка из этих двух коллекторов может свободно вращаться вокруг центральной оси штанги 404, как поперечная опора с турбинами в первом примере осуществления. Кроме того, каждый коллектор может колебаться вокруг поперечной оси (ортогонально к центральной оси штанги), обозначенный позицией 407 на фиг. 14. Коллекторы гидравлически связаны с водяным контуром (не показан), сформированным в сердечнике 404Ь штанги 404. Водяной контур сообщается с машинным отделением в блоке 4046, в котором размещена система генерации энергии, например радиально-осевая гидротурбина, для преобразования потока воды в электроэнергию.
Верхний погружной элемент 401 представляет собой полностью погруженный в воду бак, заполненный воздухом, плавучесть которого уравновешена весом штанги 404 (включая центральный блок 4046 с противовесом и водные коллекторы 406). Под действием волн штанга 404 совершает вертикальное возвратно-поступательное движение относительно соединительного узла 405, и вместе с шаровым элементом 412 переходит в режим колебательного движения с наклоном относительно нижнего погружного элемента 402. Блок 4046 может скользить через отверстие 412а, не влияя на работу устройства, поскольку конструкция клетки 404с в этом случае входит в контакт с шаровым элементом 412 и обеспечивает необходимую устойчивость. Последовательное движение нижнего конца штанги 404 приведет к вводу воды под давлением во внутренний контур штанги, через коллекторы 406, и, следовательно, к потоку воды, который вращает турбину в машинном отделении. Также в этом примере осуществления мощность извлекается из относительного движения погружных элементов, вызывая движение одного конца соединительной штанги относительно окружающей ее воды.
Как и в первом примере осуществления изобретения, возможны многие варианты, в которых функция нижнего погружного элемента 402 выполняется простым соединением узла 405 и блока 4046 и/или верхний соединительный стык 408 является жестким, или одновременно используются оба эти упрощения. Также можно рассмотреть вариант, в котором коллекторы 406 заменены множеством коллекторов, жестко закрепленных на нижнем конце штанги, и находятся выше и вне многих различных горизонтальных направлений, различных угловых направлений вверх и вниз относительно оси штанги. В этом случае может оказаться необходимым установить клапаны во внутренней части коллекторов для блокирования потока воды в те части, которые не расположены перед направлением движения нижнего конца штанги. Такой вариант (со всеми тремя упрощениями) был бы менее эффективен, чем пример осуществления, показанный на чертежах, но он будет иметь важное преимущество отсутствия любой внешней движущейся части.
В связи с вышесказанным следует отметить, что устройство согласно изобретению способно преодолеть все ограничения известных преобразователей энергии волн, и что здесь используется концептуально отличная система для извлечения энергии из волн.
Устройство согласно изобретению может быть полностью размещено под водой так, что оно может быть защищено от штормовой погоды и, если желательно, также изолировано от волн с более короткой длиной волны, которые вносят свой вклад в износ морских структур. Используются два или более погружных элементов, поддерживаемых в состоянии покоя относительно окружающей воды посредством любой из следующих комбинаций: частично введенная в баки вода (присоединённая масса), киль, инерционная масса, пропеллеры.
Некоторые из погружных элементов (возможно один, как в первом, втором, четвертом и пятом примерах осуществления) имеет минимальную инерционную массу и малый размер относительно самой малой длины волны, которые используются для сбора энергии, но достаточно большой, чтобы перехватить достаточное движение воды. Другие погружные элементы или соединительные устройства имеют соответственно очень большую инерционную массу (в первом, втором, четвертом и пятом примерах
- 7 014378 осуществления) для компенсации плавучести ранее упомянутых. В третьем примере осуществления изобретения вместо этого все погружные элементы имеют инерционную массу, компенсирующую их плавучесть.
Элементы стремятся следовать за движением воды, которая непосредственно их окружает, причем это движение является приблизительно круговым для единственной монохроматической волны. Когда элементы находятся в различных режимах движения относительно основных длин волн (например, на различных глубинах), они двигаются относительно друг друга. Связывая их с соединительным устройством, можно извлечь энергию из этого относительного движения или из вызванного относительного движения соединительного устройства относительно некоторых погружных элементов или относительно окружающей воды.
Таким образом, преимущества настоящего устройство могут быть суммированы следующим образом.
Предлагаемое устройство более эффективно, чем известные устройства, потому что в нем используются все компоненты движения волны, его элементы сохраняются в состоянии покоя относительно окружающей воды в максимально возможной степени в отличие от традиционных устройств, используя один или несколько поплавков как поверхностный элемент.
Устройство может иметь простую конструкцию, быстро собирается и легко обслуживается, особенно в некоторых из описанных выше вариантов. Как отмечено выше, оно может быть полезно также в качестве прототипа будущих систем.
Имея только погружные элементы с очень малой или очень большой инерционной массой, оно подвержено незначительному движению из-за собственных колебаний.
Устройство может быть установлено на некотором расстоянии от берега на глубоководном участке. Его среднее географическое положение может поддерживаться постоянным, используя средства натяжения, в любом случае оно может послать сигнал посредством системы СР8, соединенной с радиопередатчиком и/или световым излучателем и/или бакеном гидролокатора.
Устройство может быть разработано таким образом, что штормовая погода окажет минимальное влияние. Все устройство будет перемещаться из-за очень больших волн так, что относительное расстояние между элементами превысит предельную точку только при весьма маловероятной комбинации факторов. В любом случае, если движение действительно превышает максимальный предел, устройство может быть просто демонтировано и установлено снова после шторма (возможно, автоматизированным способом, если элементы снабжены пропеллерами).
Устройство эффективно работает как с монохроматическими волнами, так и с не монохроматическими волнами, и не зависит от направления волны.
Размер устройства и энергия, которую оно может собрать от волн, ограничено только длиной волны. Простые расчеты показывают, что можно создать устройства, производящие более чем 10 МВт мощности (как средняя величина) при высоте монохроматических глубоководных волн от 5 м и выше.
Все примеры осуществления были описаны с расчетом на их океанскую конфигурацию; примеры осуществления, предназначенные для развертывания на участках с меньшими длинами волн, будут соответственно уменьшены в масштабе.
Другие изменения и/или модификации могут быть выполнены для улучшения преобразователя энергии волн согласно настоящему изобретению, не выходя из объема защиты изобретения, как он определен приложенной формуле изобретения.
Claims (19)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Преобразователь энергии волн, содержащий по меньшей мере два элемента (1, 2), соединенных друг с другом подвижным соединительным устройством (4), позволяющим обеспечить взаимное перемещение указанных элементов (1, 2) в ответ на действие волны в воде, в которой находится данное устройство; преобразователь энергии (6) для преобразования движения указанного соединительного устройства (4) в электроэнергию и средство для хранения и/или транспортировки произведенной энергии, причем по меньшей мере два элемента (1, 2) являются полностью погружными элементами, делающими все устройство нейтрально плавучим, при этом предусмотрены средства для удержания положения каждого из указанных погружных элементов, в основном, в состоянии покоя относительно окружающей воды, с которой они находятся в прямом контакте, с тем, чтобы элементы (1, 2) двигались под действием волн, в основном, так же, как и невозмущенная частица воды, помещенная в ту же самую область, причем указанные по меньшей мере два погружных элемента (1, 2) взаимно разделены, чтобы принимать соответствующие положения под влиянием движения воды, вызванного волнами.
- 2. Преобразователь по п.1, содержащий верхний (1) и нижний (2) погружные элементы, каждый из которых включает, по меньшей мере, бак (1, 2), заполненный водой и воздухом, при этом указанное средство сохранения положения содержит средство добавления веса, связанное с указанным соединительным устройством (4).
- 3. Преобразователь по п.2, в котором указанное соединительное устройство включает удлиненный- 8 014378 элемент (4), проходящий между указанными элементами и подвижно соединенный, по меньшей мере, с указанным нижним погружным элементом (2).
- 4. Преобразователь по п.3, в котором указанный нижний погружной элемент (2) содержит соединительный узел (5), служащий для соединения погружного элемента (2) с указанным удлиненным элементом (4), указанный соединительный узел (5) включает шаровой элемент (12) с отверстием (12а) для скользящего прохода указанного удлиненного элемента (4), при этом указанный шаровой элемент (12) может вращаться в пределах корпуса (11а) определенного внешним корпусом (11) указанного соединительного узла (5).
- 5. Преобразователь по п.3 или 4, в котором указанный удлиненный элемент (4) связан с указанным верхним погружным элементом (1) через шаровое шарнирное соединение (8).
- 6. Преобразователь по любому из пп.3-5, в котором указанный удлиненный элемент (4) выходит за пределы указанного нижнего погружного элемента (2), при этом указанный преобразователь энергии содержит турбину (6), связанную с нижним концом (4а) указанного удлиненного элемента (4).
- 7. Преобразователь по любому из пп.3-5, в котором указанный удлиненный элемент (404) выходит за пределы указанного нижнего погружного элемента (402), при этом указанный преобразователь энергии содержит средство для сбора воды (406), связанное с нижним концом указанного удлиненного элемента (404), водяной контур, сформированный в указанном удлиненном элементе (404) и сообщающийся с указанным средством для сбора воды (406), и гидротурбину, расположенную в указанном удлиненном элементе (404) и приводимую в действие водой, поступающей из указанного водяного контура.
- 8. Преобразователь по п.7, в котором указанный удлиненный элемент (404) содержит осевой сердечник (404Ь), в котором сформирован указанный водяной контур, выходящий из центрального блока (4046) через указанное отверстие (412а) указанного шарового элемента (412) и включающий машинное отделение для указанной гидротурбины, и упрочняющую клетку (404с), окружающую указанный сердечник (404Ь) и выступающую по оси от периферии указанного блока (4046).
- 9. Преобразователь по любому из пп.4-8, в котором указанный преобразователь энергии включает генератор, приводимый в действие взаимным перемещением указанного удлиненного элемента (4, 404) и указанного шарового элемента (12, 412) и между указанным шаровым элементом (12, 412) и указанным внешним корпусом (11, 411).
- 10. Преобразователь по п.2, в котором указанное соединительное устройство включает множество тросов (304), прикрепленных одним концом к указанному верхнему погружному элементу (301) и другим концом к весам (316), при этом указанные тросы (304) проходят через шкивы (317), смонтированные на раме (318), установленной на указанном нижнем погружном элементе (302), причем указанный преобразователь энергии включает генератор, приводимый в движение указанными шкивами (317) и размещенный в пределах указанного нижнего погружного элемента (302) или связанного с ним.
- 11. Преобразователь по любому из пп.2-10, в котором указанный верхний погружной элемент (1, 101, 301, 401) имеет небольшой размер относительно самых малых из главных длин волн, которые преобразователь должен собрать.
- 12. Преобразователь по п.11, в котором указанный нижний погружной элемент (2, 102, 302, 402) содержит множество баков (3, 103, 303, 403), расположенных по периферии вокруг боковой цилиндрической поверхности центрального дискообразного (5, 405) или кольцевого (305) корпуса.
- 13. Преобразователь по любому из пп.2-12, в котором множество элементов плавучести (9, 109, 309, 409) связано через тросы (10, 110, 310, 410) с верхней поверхностью (1Ь, 101Ь, 301Ь, 401Ь) указанного верхнего погружного элемента (1, 101, 301, 401).
- 14. Преобразователь по любому из пп.2-12, в котором множество элементов плавучести (113) связано через тросы (115) с соответствующими концами радиальных балок (114), выступающих из указанного нижнего погружного элемента (102).
- 15. Преобразователь по любому из пп.3-9, в котором указанный удлиненный элемент (4, 104, 404) имеет осевую расширяемую конструкцию, при этом указанный преобразователь содержит генератор, приводимый в действие возвратно-поступательным движением расширения и сжатия удлиненного элемента (4, 104, 404).
- 16. Преобразователь по п.1, содержащий множество погружных элементов, каждый из которых включает по меньшей мере один бак (201), наполненный водой и воздухом, при этом указанные погружные элементы связаны друг с другом через множество удлиненных элементов (204) и формируют трехмерную сборку; указанные удлиненные элементы (204) имеют осевую расширяемую конструкцию, при этом указанный преобразователь энергии включает генератор, приводимый в действие возвратнопоступательным движением расширения и сжатия удлиненных элементов (204).
- 17. Преобразователь по п.16, содержащий четыре погружных элемента (201), связанных через шесть удлиненных элементов (204), которые формируют тетраэдрическую сборку.
- 18. Преобразователь по п.16 или 17, в котором каждый удлиненный элемент (204) содержит стержень (204а), коаксиально и телескопически скользящий в трубчатой втулке (204Ь), при этом указанный генератор соединен с внутренним концом этой втулки, чтобы он мог быть приведен в действие стрежнем и втулкой, совершающими возвратно-поступательное движение.- 9 014378
- 19. Преобразователь по любому из пп.16-18, в котором указанные погружные элементы (201) имеют небольшой размер относительно самых малых из длин главных волн, энергию которых требуется собрать.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/IT2006/000825 WO2008065684A1 (en) | 2006-11-28 | 2006-11-28 | A completely submerged wave energy converter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA200900717A1 EA200900717A1 (ru) | 2009-10-30 |
| EA014378B1 true EA014378B1 (ru) | 2010-10-29 |
Family
ID=38261528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA200900717A EA014378B1 (ru) | 2006-11-28 | 2006-11-28 | Преобразователь энергии волн |
Country Status (30)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8581431B2 (ru) |
| EP (1) | EP2162617B1 (ru) |
| JP (1) | JP5139439B2 (ru) |
| KR (2) | KR101404598B1 (ru) |
| CN (1) | CN101589223B (ru) |
| AP (1) | AP2932A (ru) |
| AU (1) | AU2006351328B2 (ru) |
| BR (1) | BRPI0622157A8 (ru) |
| CA (1) | CA2670311C (ru) |
| CU (1) | CU23891B1 (ru) |
| CY (1) | CY1113328T1 (ru) |
| DK (1) | DK2162617T3 (ru) |
| EA (1) | EA014378B1 (ru) |
| EG (1) | EG25321A (ru) |
| ES (1) | ES2393207T3 (ru) |
| HK (1) | HK1135158A1 (ru) |
| HR (1) | HRP20120932T1 (ru) |
| IL (1) | IL198811A (ru) |
| MX (1) | MX2009005282A (ru) |
| NI (1) | NI200900096A (ru) |
| NO (1) | NO340834B1 (ru) |
| NZ (1) | NZ577601A (ru) |
| PL (1) | PL2162617T3 (ru) |
| PT (1) | PT2162617E (ru) |
| RS (1) | RS52567B (ru) |
| SI (1) | SI2162617T1 (ru) |
| SM (1) | SMP200900048B (ru) |
| TN (1) | TN2009000198A1 (ru) |
| WO (1) | WO2008065684A1 (ru) |
| ZA (1) | ZA200903444B (ru) |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100283248A1 (en) | 2009-02-20 | 2010-11-11 | Moffat Brian L | Venturi based ocean wave energy conversion system |
| WO2010077158A1 (en) * | 2008-12-29 | 2010-07-08 | Albuquerque Jose Manuel Braga Gomes | Wave energy converter and the 3-phase mechanic method |
| NO331164B1 (no) * | 2009-04-03 | 2011-10-24 | Pontoon Power As | Anordning ved flytende bolgekraftverk |
| ES2695037T3 (es) * | 2010-05-28 | 2018-12-28 | Seabased Ab | Una unidad de energía undimotriz con dispositivo de guiado |
| GB201021596D0 (en) * | 2010-07-15 | 2011-02-02 | Guangzhou Suntrans Measurement & Control System Co Ltd | Wave power generation device and method |
| GB2484106B (en) * | 2010-09-29 | 2018-02-07 | Mathclick Ltd | Apparatus for guiding a flexible member |
| GB201103009D0 (en) | 2011-02-22 | 2011-04-06 | Albatern Ltd | Wave energy absorber |
| GB2490314B (en) | 2011-04-18 | 2017-08-09 | Mathclick Ltd | Energy converter |
| NO332536B1 (no) * | 2011-06-06 | 2012-10-15 | Hans Age Ovretveit | Bolgekraftverk |
| JP5918503B2 (ja) * | 2011-11-04 | 2016-05-18 | 拓樹 中村 | 浮体式流体力利用システム及びこれを用いた風力推進船 |
| DE102013201716B4 (de) * | 2013-02-01 | 2015-06-03 | Sinn Power Gmbh | Lineargenerator und linearantrieb |
| FI20135402L (fi) * | 2013-04-19 | 2014-10-20 | Subsea Energy Oy | Hybridivoimala |
| GB2519399B (en) * | 2013-07-05 | 2015-11-25 | William Dick | A wave energy converter |
| DK3059441T3 (en) * | 2013-09-26 | 2019-10-28 | Mitsuteru Kimura | Wave-power generation system, and transmission body and rotation conversion unit used therefor |
| KR101504866B1 (ko) | 2014-02-18 | 2015-03-23 | 포항공과대학교 산학협력단 | 파력 발전 장치 |
| AU2015248871B2 (en) * | 2014-04-16 | 2018-11-08 | Haaheim Invent | Wave energy conversion apparatus |
| KR101542696B1 (ko) * | 2014-06-27 | 2015-08-07 | 포항공과대학교 산학협력단 | 파력 발전 장치 |
| KR101604543B1 (ko) * | 2014-07-30 | 2016-03-18 | 포항공과대학교 산학협력단 | 파력 발전 장치 |
| GB2529210B (en) | 2014-08-13 | 2018-01-31 | Gregory Bruce | Improved wave energy converter |
| SE540572C2 (sv) * | 2015-03-30 | 2018-10-02 | Olcon Eng Ab | Vågkraftverk |
| CN105089918B (zh) * | 2015-08-19 | 2017-07-07 | 中国船舶重工集团公司第七一〇研究所 | 一种基于压电元件的波浪能发电装置 |
| WO2017189455A1 (en) | 2016-04-24 | 2017-11-02 | The Regents Of The University Of California | Submerged wave energy converter for shallow and deep water operations |
| US11002243B2 (en) * | 2017-04-24 | 2021-05-11 | The Regents Of The University Of California | Submerged wave energy converter for deep water operations |
| DK179738B1 (en) | 2017-10-11 | 2019-04-30 | Ravn Niels | Wind-Driven Energy Converting Device |
| CN108223254A (zh) * | 2017-12-30 | 2018-06-29 | 中船天力（天津）科技股份有限公司 | 一种海浪和洋流集合发电系统 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3848419A (en) * | 1973-03-07 | 1974-11-19 | Ritchie W | Floating wave barrier |
| GB2119449A (en) * | 1982-04-01 | 1983-11-16 | Edward Victor Byers | Abstracting energy from water subject to wave motion |
| US4672222A (en) * | 1986-03-13 | 1987-06-09 | Ames P Foerd | Ocean wave energy converter |
| WO1999028623A1 (en) * | 1997-12-03 | 1999-06-10 | William Dick | A wave energy converter |
| WO2003026954A1 (en) * | 2001-09-25 | 2003-04-03 | Inocean As | System for utilization of sinus-shaped motion pattern |
| WO2005045136A1 (en) * | 2003-10-21 | 2005-05-19 | C-Wave Limited | Floating breakwater and propulsion system |
| EP1589643A2 (en) * | 2004-02-27 | 2005-10-26 | New and Renewable Energy Centre Limited | Magnetic force transmission |
Family Cites Families (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3846990A (en) * | 1972-06-28 | 1974-11-12 | Ritchie W | Floating wave barrier |
| FR2369384A1 (fr) * | 1976-11-02 | 1978-05-26 | Lorphelin Michel | Procede de captage de l'energie de la houle et usine de captage pour la mise en oeuvre de ce procede |
| EP0001730A1 (fr) | 1977-10-14 | 1979-05-02 | Gabriel Ferone | Installation d'exploitation de l'énergie des océans |
| US4232230A (en) * | 1979-06-14 | 1980-11-04 | Foerd Ames | Ocean wave energy converter |
| US4363213A (en) * | 1981-03-11 | 1982-12-14 | Paleologos George E | Combined body and power generating system |
| IT1139379B (it) | 1981-08-18 | 1986-09-24 | Tecnomare Spa | Sistema per il recupero dell'energia del moto ondoso e sua trasformazione in energia utile |
| SU1208299A1 (ru) | 1983-11-02 | 1986-01-30 | Государственный Научно-Исследовательский Энергетический Институт Им.Г.М.Кржижановского | Волнова энергетическа установка |
| US4754157A (en) * | 1985-10-01 | 1988-06-28 | Windle Tom J | Float type wave energy extraction apparatus and method |
| US5136173A (en) * | 1991-08-26 | 1992-08-04 | Scientific Applications & Research Associates, Inc. | Ocean wave energy conversion system |
| US5411377A (en) | 1993-03-17 | 1995-05-02 | Houser; Michael P. | Mass displacement wave energy conversion system |
| NL9302230A (nl) | 1993-12-21 | 1995-07-17 | Fred Ernest Gardner | Golfenergie-omvormer. |
| US6768216B1 (en) * | 2000-05-26 | 2004-07-27 | Ocean Power Technologies, Inc. | Wave energy converters utilizing pressure differences |
| IES20000493A2 (en) * | 2000-06-16 | 2002-02-06 | Wavebob Ltd | Wave energy converter |
| US6768217B2 (en) * | 2002-02-20 | 2004-07-27 | Ocean Power Technologies, Inc. | Wave energy converter system of improved efficiency and survivability |
| US6791205B2 (en) * | 2002-09-27 | 2004-09-14 | Aqua Magnetics, Inc. | Reciprocating generator wave power buoy |
| WO2004065785A1 (en) * | 2003-01-20 | 2004-08-05 | Torben Veset Mogensen | Sea wave energy converter |
| US7199481B2 (en) * | 2003-11-07 | 2007-04-03 | William Walter Hirsch | Wave energy conversion system |
| US7042112B2 (en) | 2004-02-03 | 2006-05-09 | Seawood Designs Inc. | Wave energy conversion system |
| DE102004006515A1 (de) * | 2004-02-10 | 2005-08-25 | Voith Paper Patent Gmbh | Verfahren zur Beheizung einer Walze |
| WO2007137426A1 (en) * | 2006-05-30 | 2007-12-06 | Syncwave Energy Inc. | Wave energy converter |
| CN101802389A (zh) * | 2007-07-11 | 2010-08-11 | 赖安·斯蒂尔伯格 | 深水功率产生系统和装置 |
-
2006
- 2006-11-28 AU AU2006351328A patent/AU2006351328B2/en not_active Ceased
- 2006-11-28 CN CN2006800568507A patent/CN101589223B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2006-11-28 PT PT68323427T patent/PT2162617E/pt unknown
- 2006-11-28 US US12/312,901 patent/US8581431B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2006-11-28 EP EP06832342A patent/EP2162617B1/en active Active
- 2006-11-28 KR KR1020097013451A patent/KR101404598B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2006-11-28 PL PL06832342T patent/PL2162617T3/pl unknown
- 2006-11-28 EA EA200900717A patent/EA014378B1/ru not_active IP Right Cessation
- 2006-11-28 DK DK06832342.7T patent/DK2162617T3/da active
- 2006-11-28 BR BRPI0622157A patent/BRPI0622157A8/pt not_active Application Discontinuation
- 2006-11-28 JP JP2009537765A patent/JP5139439B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2006-11-28 NZ NZ577601A patent/NZ577601A/en not_active IP Right Cessation
- 2006-11-28 RS RS20120513A patent/RS52567B/en unknown
- 2006-11-28 AP AP2009004868A patent/AP2932A/xx active
- 2006-11-28 SI SI200631470T patent/SI2162617T1/sl unknown
- 2006-11-28 ES ES06832342T patent/ES2393207T3/es active Active
- 2006-11-28 KR KR1020137027961A patent/KR20130122809A/ko not_active Application Discontinuation
- 2006-11-28 CA CA2670311A patent/CA2670311C/en not_active Expired - Fee Related
- 2006-11-28 MX MX2009005282A patent/MX2009005282A/es active IP Right Grant
- 2006-11-28 WO PCT/IT2006/000825 patent/WO2008065684A1/en active Application Filing
-
2009
- 2009-05-19 ZA ZA2009/03444A patent/ZA200903444B/en unknown
- 2009-05-19 IL IL198811A patent/IL198811A/en not_active IP Right Cessation
- 2009-05-20 TN TNP2009000198A patent/TN2009000198A1/fr unknown
- 2009-05-25 CU CUP2009000089A patent/CU23891B1/es active IP Right Grant
- 2009-05-26 EG EG2009050792A patent/EG25321A/xx active
- 2009-05-27 NI NI200900096A patent/NI200900096A/es unknown
- 2009-06-12 SM SM200900048T patent/SMP200900048B/it unknown
- 2009-06-12 NO NO20092277A patent/NO340834B1/no not_active IP Right Cessation
- 2009-12-24 HK HK09112158.4A patent/HK1135158A1/xx not_active IP Right Cessation
-
2012
- 2012-11-15 CY CY20121101101T patent/CY1113328T1/el unknown
- 2012-11-16 HR HRP20120932TT patent/HRP20120932T1/hr unknown
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3848419A (en) * | 1973-03-07 | 1974-11-19 | Ritchie W | Floating wave barrier |
| GB2119449A (en) * | 1982-04-01 | 1983-11-16 | Edward Victor Byers | Abstracting energy from water subject to wave motion |
| US4672222A (en) * | 1986-03-13 | 1987-06-09 | Ames P Foerd | Ocean wave energy converter |
| WO1999028623A1 (en) * | 1997-12-03 | 1999-06-10 | William Dick | A wave energy converter |
| WO2003026954A1 (en) * | 2001-09-25 | 2003-04-03 | Inocean As | System for utilization of sinus-shaped motion pattern |
| WO2005045136A1 (en) * | 2003-10-21 | 2005-05-19 | C-Wave Limited | Floating breakwater and propulsion system |
| EP1589643A2 (en) * | 2004-02-27 | 2005-10-26 | New and Renewable Energy Centre Limited | Magnetic force transmission |
Also Published As
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EA014378B1 (ru) | Преобразователь энергии волн | |
| KR101618112B1 (ko) | 파 에너지 변환장치용 부유부재 | |
| JP5268903B2 (ja) | 波力装置及び非常用発電機としてのその装置の使用 | |
| WO2011137903A2 (en) | Semi-submerged multiple wind-turbine system | |
| US20100127500A1 (en) | Method and apparatus for energy harvesting from ocean waves | |
| US10378507B2 (en) | Fluid flow induced oscillating energy harvester with variable damping based upon oscillation amplitude | |
| US20190368461A1 (en) | Wave Energy Converting Systems Using Internal Inertias and Optimized Floating Bodies Having a Water Head That Drives a Water Turbine at Stable Speed | |
| EP2141353B1 (en) | Submergible system for exploiting the energy of marine currents | |
| US20230151789A1 (en) | Wave energy converter | |
| US11946442B2 (en) | Autonomous underwater vehicles | |
| GB2506452A (en) | Dynamic tuning for wave energy conversion | |
| CN114555933A (zh) | 驱动组件 | |
| KR102183627B1 (ko) | 진자운동부 및 선형왕복 실린더부를 포함하는 파력발전기 | |
| US11975811B2 (en) | Integrated wave energy converter and docking station with ramped cloverleaf supplemental heave plate | |
| KR20240105451A (ko) | 파도 에너지 변환기 | |
| UA95822C2 (ru) | Полностью погруженный конвертер энергии волн | |
| GB2542923A (en) | Combined-reaction fluid turbine support structure |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU |