LV14059B

LV14059B - Hydroundulatory power plant

Info

Publication number: LV14059B
Application number: LVP-08-115A
Authority: LV
Inventors: Janis Berins
Original assignee: Waves, Sia
Priority date: 2008-06-19
Filing date: 2008-06-19
Publication date: 2010-02-20
Also published as: LV14059A

Abstract

The invention relates to the field of hydraulic power industry and can be used to produce electric energy by means of converting sea wave energy into the former. The object of this technical solution is to improve the efficiency of using sea wave energy. What is claimed is a hydroundulatory power plant comprising a vertical pneumatic (vacuum) cylinder unit, a horizontal pneumatic (vacuum) cylinder unit, and a special wave-receiving component, which are position on a bearing frame, which in turn is rotatably mounted on a bearing column so that it can be freely oriented by its head portion against the movement of waves. Said wave-receiving component is located in the fore body of the power plant and can be displaced both vertically and horizontally, so that there are provided force transfer to said pneumatic cylinder units, compression of air therein, and passing the compressed air along the system to drive a generator. A computer is provided to maintain necessary operating pressures in the collector and the receiver.

Description

Izgudrojums attiecas uz hidroenerģētiku un var tikt izmantots elektroenerģijas iegūšanai, pārveidojot jūras viļņu mehānisko enerģiju.The invention relates to hydropower and can be used to generate electricity by converting the mechanical energy of sea waves.

Zināmā tehnikas līmeņa analīzeAnalysis of prior art

Ir zināma piekrastes hidroelektrostacija, kuru uzstāda uz piekrastes hidrotehniskām būvēm, kura satur hidroturbīnu ar elektroģeneratoru un hidrotehniskas būves priekšā, skatoties no ūdenstilpnes puses, uzstādītu viļņu uztvērēju ar virzuļsūkņiem, cauruļvadiem un atpakaļgaitas vārstiem, kuri pieslēgti hidroturbīnai, pie tam viļņu uztvērējs ir izveidots kā pludiņš, kurš iebūvēts vertikālā rāmī ar pārvietošanās iespēju, bet virzujsūkņi paralēli pieslēgti kolektoram caur atpakaļgaitas vārstiem, pie tam hidroelektrostacija ir apgādāta ar vismaz vienu papildus pludiņu, kurš ir uzstādīts vertikālā rāmja iekšpusē ar kustības iespēju, bet rāmji ir uzstādīti uz hidrotehniskās būves ar iespēju pārvietoties horizontālā plaknē (patents RU No. 2083869; starptautiskās klasifikācijas indeksi (SKI): F03B13/18, F03B13/22). Šis tehniskais risinājums ļauj pārveidot viļņa vertikālo kinētisko enerģiju. Tomēr šis risinājums neļauj pārveidot viļņa horizontālās komponentes enerģiju.There is a known offshore hydroelectric power station installed on offshore hydrotechnical structures containing a hydro-turbine with an electric generator and a wave receiver with piston pumps, piping and return valves connected to the hydro-turbine, which is mounted in a vertical frame with movable capability but the reciprocating pumps are connected in parallel to the manifold via the non-return valves, the hydroelectric power station being provided with at least one additional float mounted inside the vertical frame with the movable structure in plane (patent RU No. 2083869; International Classification Indexes (SKI): F03B13 / 18, F03B13 / 22). This technical solution allows to transform the vertical kinetic energy of the wave. However, this solution does not allow the energy of the horizontal component of the wave to be converted.

Ir zināms risinājums viļņa enerģijas vertikālās un horizontālās komponentes pārveidošanai firmas Wave Energy Technologies Inc. iekārtā, kura prezentēta http://www.waveenergytech.com. Šis risinājums nenodrošina viļņu enerģijas efektīvu pārveidošanu, jo tās darbībā notiek tā saucamais reflektēšanās efekts. Uztvērējelementam atgriežoties izejas pozīcijā, tas kopā ar noteiktu ūdens daudzumu pārvietojas pretī nākošajam vilnim un tādā veidā tiek zaudēts nozīmīgs enerģijas daudzums.There is a known solution for transforming the vertical and horizontal wave energy components of Wave Energy Technologies Inc. on the device presented at http://www.waveenergytech.com. This solution does not provide efficient conversion of the wave energy because of its so-called reflection effect. When the receiver returns to its starting position, it moves along with a certain amount of water to the next wave and thus a significant amount of energy is lost.

Iekārtas prototips ir viļņu enerģētiskā iekārta, kas aprakstīta patentā RU No. 2317439 (SKI F03B 13/20), kura sastāv no pontona, kurš tiek orientēts ar priekšgalu pretī viļņu kustības virzienam. Pontona priekšgalā ir uzstādīts silfonsūknis ar dibena virsmu, kura uzņem galveno viļņa trieciena spēku, bet pie pontona dibena aizmugurējās daļas ar šarnīriem ir piestiprināta silfonsūkņa kamera, kura uztver to viļņa daļu, kura ir pakļuvusi zem pontona dibena. Uz pontona sieniņas, kura atrodas starp silfona un pontona dobumiem, ir izveidoti urbumi saspiesta gaisa padošanai pontona iekšpusē, kā arī ir uzstādīti elektroģeneratori, kuri ar elastīgiem diskiem caur atstarpi kontaktē ar elastīgām plāksnēm, kuras ar stieņu starpniecību ir savienotas ar kameru dibeniem. Pontona priekšgalā virs silfona ir uzstādīts garenvirziena atvars, kurš uztver viļņa virsu. Virs atvara ir uzstādīta vertikāla caurule, kuras iekšpusē ir izvietots elektroģenerators ar mehānisku pārveidotāju. Pontona centrā aiz atvara vertikāli ir uzstādīts gaisa vads ar izliektu šķērsgriezumu, kurš sadalīts divās daļās ar vertikālu šķērssienu. Vertikālās šķērssienas griezumā ir uzstādīts ventilators ar lāpstiņām, kurš mehāniski ar vārpstas starpniecību savienots ar elektroģeneratoru. Prototipa iekārta nav paredzēta viļņa enerģijas vertikālās komponentes izmantošanai un tāpēc neļauj efektīvi izmantot enerģijas abas komponentes horizontālo un vertikālo.The prototype of the device is a wave energy device described in RU No. 2317439 (SKI F03B 13/20), consisting of a pontoon that is oriented with the bow facing the direction of wave movement. At the front of the pontoon is a bellows pump with a bottom surface that absorbs the main wave impact, and a bellows chamber is attached to the back of the pontoon bottom with hinges that captures the part of the wave that comes under the pontoon bottom. On the pontoon wall, which is located between the bellows and the pontoon cavities, holes are provided for the supply of compressed air inside the pontoon, as well as electric generators, which, by means of elastic discs, are spaced in contact with the elastic plates connected by rods to the bottoms. At the front of the pontoon above the bellows is a longitudinal flange that captures the surface of the wave. Above the counter is a vertical pipe with an electrical generator with a mechanical converter inside. In the center of the pontoon behind the opening is a vertical air duct with a curved cross section, which is divided into two sections with a vertical partition. In the section of the vertical partition is mounted a fan with blades, which is mechanically connected to the electric generator via a shaft. The prototype device is not designed to use the vertical component of the wave energy and therefore prevents the efficient use of both horizontal and vertical energy components.

Izgudrojumā (VV02004/1137181) aprakstītajā iekārtā ir pludiņi, kuri uztver enerģiju un kuriem ir divas kustības brīvības pakāpes (horizontālā un vertikālā) un viena - rotācijas, pie kam tajā ir aprakstītas vismaz divas atsevišķas iekārtas - viena, kura pārveido viļņu enerģijas vertikālos spēkus - un otra, kura pārveido viļņu enerģijas horizontālos spēkus, bet nav aprakstīta iekārta, kura izpilda abas funkcijas.The apparatus described in the invention (V002004 / 1137181) has energy-float floats having two degrees of freedom of movement (horizontal and vertical) and one rotational, wherein at least two separate devices, one which converts the vertical forces of wave energy, are described. and the other, which converts the horizontal forces of wave energy but does not describe a device that performs both functions.

Izgudrojuma mērķis un būtībaPurpose and substance of the invention

Piedāvātā tehniskā risinājuma mērķis ir jūras viļņu enerģijas izmantošanas efektivitātes paaugstināšana. Izvirzītais mērķis tiek sasniegts tādējādi, ka viļņu enerģētiskajā iekārtā, kura satur: nesošo konstrukciju ar viļņu uztvērējelementu, kurš izvietots viļņu līmenī; viļņu enerģijas pārveidošanas sistēmu, kura saistīta vismaz ar vienu elektroģeneratoru, pie kam nesošajai konstrukcijai ir horizontālas vadotnes, bet viļņu enerģijas pārveidošanas sistēma satur vismaz vienu vertikālo un vismaz vienu horizontālo bloku, kuri izveidoti, piemēram, kā viens vai vairāki pneimocilindri un/vai vakuuma cilindri, pie tam horizontālais bloks ir nostiprināts uz nesošās konstrukcijas un apgādāts ar slodzi uzņemošu kustīgu sieniņu, bet vertikālais bloks ir saistīts ar viļņu uztvērējelementu ar iespēju pārnest slodzi no tā un ir uzstādīts ar pārvietošanās iespēju pa horizontālām vadotnēm.The aim of the proposed technical solution is to increase the efficiency of sea wave energy use. The object is achieved in that a wave energy device comprising: a bearing structure with a wave receiving element located at the wave level; a wave energy conversion system associated with at least one electrical generator, the carrier structure having horizontal guides, and the wave energy conversion system comprising at least one vertical and at least one horizontal block formed, for example, by one or more pneumatic cylinders and / or vacuum cylinders , in addition, the horizontal unit is mounted on a load-bearing structure and is provided with a load-bearing moving wall, while the vertical unit is connected to a wave receiving element with the ability to transfer load from it and is mounted with the ability to move along horizontal guides.

Nesošā konstrukcija var tikt uzstādīta uz nesošās kolonnas ar iespēju pagriezties ap tās asi un pārvietoties vertikālā virzienā.The supporting structure can be mounted on a supporting column with the ability to rotate about its axis and move vertically.

Piedāvātajā iekārtā viļņu enerģijas pārveidošanas sistēmas horizontālais un vertikālais bloki var būt izveidoti kā pneimocilindri un/vai hidrocilindri, un/vai vakuuma cilindri. Viļņu uztvērējelementa tā virsma, kura vērsta pret nākošo vilni, var būt izveidota ieliektā formā.In the proposed apparatus, the horizontal and vertical blocks of the wave energy conversion system may be in the form of pneumatic and / or hydraulic cylinders and / or vacuum cylinders. The surface of the wave receiving element facing the next wave may have a concave shape.

Vienā izgudrojuma realizācijas variantā darba moduļi, kuri ietver sevī vertikālo bloku ar viļņu uztvērējelementu un horizontālo bloku, tiek uzstādīti pa pāriem un simetriski attiecībā pret nesošās kolonas vertikālo asi.In one embodiment of the invention, the working modules comprising a vertical block with a waveguide element and a horizontal block are arranged in pairs and symmetrically with respect to the vertical axis of the supporting column.

Piedāvātajā iekārtā horizontālie un vertikālie bloki ir aprīkoti ar atpakaļgaitas sistēmu.In the proposed equipment, the horizontal and vertical units are equipped with a reversing system.

Piedāvātais tehniskais risinājums dod iespēju izmantot viļņu enerģijas vertikālo un horizontālo komponenti. Viļņu uztvērēja elements ir uzstādīts ar pārvietošanās iespēju vienlaicīgi gan vertikālā, gan horizontālā virzienā atkarībā no viļņa iedarbības spēku. Uztvērējelements ar kustīgu virzuļu kātu starpniecību ir saistīts ar vertikālo bloku, kurš uzmontēts uz skrituļiem, kuri nodrošina vertikālā bloka kustību horizontālā virzienā kopā ar viļņu uzvērēj elementu.The proposed technical solution makes it possible to use the vertical and horizontal components of wave energy. The wave receiver element is mounted with the ability to move simultaneously in both vertical and horizontal directions depending on the force of the wave. The receiving element is connected by means of moving piston rods to a vertical block mounted on the rollers which enable the vertical block to move in a horizontal direction together with the wave deflecting element.

Viļņu uztvērējmehānisma pārvietošanās dēļ vertikālā virzienā ar virzuļu kātu starpniecību tiek pārnests spēks un radīts spiediens vertikālajā blokā; faktiski šis ir viļņu spēka vertikālās komponentes pārveidošanas bloks.Due to the movement of the wave pick-up mechanism, force is applied through the piston rods in the vertical direction and pressure is applied to the vertical block; in fact, this is the conversion unit for the vertical component of the wave force.

Tā kā uztvērējelements ir saistīts ar vertikālo bloku, tad tie veido vienotu mezglu un to sasaiste ar rullīšiem nodrošina viļņa spēka pārnešanu caur uztvērējelementu ar virzuļu kātu palīdzību un gaisa saspiešanu horizontālā bloka pneimocilindros. Saspiestais gaiss tiek padots uz augstspiediena kolektoru; tālāk no kolektora saspiestais gaiss nonāk resīverā, no kura gaiss tiek padots uz pneimomotoru. Ņemot vērā to, ka viļņu enerģija mainās, virzuļu kātu pretestības spēka izmainīšanai ar datora programmas palīdzību tiek atslēgti vai pieslēgti daļa horizontālo un vertikālo bloku pneimocilindru, tādējādi ļaujot radīt pietiekošu spiedienu atlikušajos pneimocilindros, lai veidotu pietiekošu darba spiedienu darba kontūrā pneimomotora darba nodrošināšanai, kurš darbina elektroģeneratoru. Vertikālais pneimobloks pārvietojas pa vadīklām paralēli horizontālajai viļņa spēka komponentei. Šajā gadījumā viļņa enerģijas pārnese notiek vienlaicīgi vertikālā un horizontālā virzienā.Because the pickup element is connected to the vertical block, they form a single unit and their engagement with the rollers allows the wave force to be transmitted through the pickup element by the piston rods and the air compressed in the pneumatic cylinders of the horizontal block. Compressed air is fed to the high pressure manifold; farther from the manifold, the compressed air enters the receiver, from which the air is fed to the pneumatic motor. Given that the wave energy varies, a part of the horizontal and vertical block pneumatic cylinders is disconnected or connected by a computer program to change the resistance of the piston rods, thereby allowing sufficient pressure in the remaining pneumatic cylinders to create sufficient working pressure for the working circuit electric generator. The vertical pneumatic unit moves along the guides parallel to the horizontal component of the wave force. In this case, the wave energy is transmitted simultaneously in the vertical and horizontal directions.

Piedāvātā risinājuma īpatnība ir tā, ka uztvērējelementa virsma, kura uztver viļņa triecienu, ir izveidota ieliekta ar mērķi samazināt turbulenci. Tieši uztvērējelements tajā plaknē, kura saskaras ar viļņa virsmu, ir izveidots koaksiāls uznākošā viļņa virsmai turbulences samazināšanai. Uzvērējelementa ieliektā virsma ļauj samazināt tubulenci un palielināt viļņu enerģijas pārveidošanas efektivitāti un samazināt reflektācijas efektu ūdens plūsmas virziena uz ūdenskrātuves dibenu dēļ, tādā veidā ievirzot atteci dabiskajā ūdens masu kustībā.The peculiarity of the proposed solution is that the surface of the receiving element that receives the shock of the wave is designed concave to reduce turbulence. It is precisely the capture element in the plane that faces the wave surface that is coaxial to the incident wave surface to reduce turbulence. The concave surface of the tilting element allows to reduce tubulence and increase the efficiency of wave energy conversion and to reduce the reflection effect due to the direction of water flow to the bottom of the reservoir, thereby directing the flow in the natural movement of water masses.

Pievienotajos rasējumos ir parādīti:The attached drawings show:

Fig. 1 - viļņu enerģētiskās iekārtas kopskats;FIG. 1 - general view of wave energy equipment;

Fig. 2 - viļņu enerģētiskā iekārtas griezums A-A;FIG. 2 - section A-A of the wave power equipment;

Fig. 3 - pneimosistēmas principiālā shēma;FIG. 3 - principle diagram of the pneumatic system;

Fig. 4 - viļņu uztvērējelementa uzstādīšanas viens variants;FIG. 4 - one option of installing the wave receiving element;

Fig. 5 - kopējā pneimosistēmas principiālā shēma;FIG. 5 - general scheme of the pneumatic system;

Fig. 6 - ūdens masas dabiskās plūsmas shēma;FIG. 6 - scheme of natural flow of water mass;

Fig. 7 - gaisa spiediena pneimocilindrā raksturlīknes atkarībā no pneimocilindra virzuļa kāta pārvietojuma pie dažādiem sākuma spiedieniem pneimocilindros.FIG. 7 - Air pressure in the pneumatic cylinder depending on the displacement of the piston rod of the pneumatic cylinder at different starting pressures in the pneumatic cylinder.

Piedāvātā viļņu enerģētiskā iekārta ir izvietota uz nesošās vertikālās kolonasThe proposed wave energy equipment is located on a supporting vertical column

1, kura ir nostiprināta zemē, ar pagriešanās iespēju ap tās asi un ir aprīkota ar hidrocilindru 1a. Viļņu enerģētiskā iekārta ietver sevī nesošo konstrukciju rāmja veidā1, which is fixed to the ground, has a possibility of rotation about its axis and is equipped with a hydraulic cylinder 1a. The wave energy system includes a load-bearing structure in the form of a frame

2, uz kura ir uzstādīti vertikālais un horizontālais pneimobloki 3 un 4, kā arī ietver sevī viļņu uztveršanas elementu 5, kurš savienots ar vertikālo pneimobloku 3 ar virzuļu kātu 6 starpniecību. Vertikālais pneimobloks 3 un viļņu uztvērējelements 5 ir uzstādīti uz kustīgiem elementiem 7 uz nesošās konstrukcijas 2 vadotnes 8. Viļņu uztvērējelements 5 ar kustīgu elementu 9 starpniecību saskaras ar kustīgu vertikālu sienu 10. Iekārtai ir cauruļvadi 11a un 11b saspiesta gaisa pievadīšanai no pneimocilindriem 3 un 4 uz kolektoriem 12a un 12 b un tālāk atbilstoši uz resīveriem 13a un 13b. Iekārta ir aprīkota ar cauruļvadu 11c pneimocilindru 3 un 4 atgriešanai izejas pozīcijā. Resīvers 13a ar sadalošā cauruļvada 14 starpniecību caur vārstiem 15a, 15b, 15c ir savienots ar pneimomotoriem 16a, 16b un 16c, kuri ir saistīti ar elektroģeneratoriem 17 a, 17b un 17c. Katrs pneimomotors 16a, 16b un 16c ir savienots ar atbilstošo droseli 18a, 18b un 18c gaisa padeves regulēšanai. Savukārt vertikālo un horizontālo bloku pneimocilindri 3 un 4 ir aprīkoti ar izpildmehānismiem aprīkotiem vārstiem 19a, 19b un 19c utt. Visas iekārtas darbības sinhronizācijai tā ir pieslēgta pie datorsistēmas 20. Datorsistēma 20 ar sensora 21 palīdzību saņem signālus no pneimocilindriem 3 un 4. Iekārta ir aprīkota ar drošības vārstu 22.2, on which vertical and horizontal pneumatic blocks 3 and 4 are mounted, and includes a wave receiving element 5 connected to the vertical pneumatic unit 3 by piston rods 6. The vertical pneumatic unit 3 and the wave pickup element 5 are mounted on movable elements 7 on a guide 8 of the supporting structure 2. The wave pickup element 5 contacts the movable vertical wall 10 via the movable elements 9. The device has conduits 11a and 11b for supplying compressed air to the pneumatic cylinders manifolds 12a and 12b and further respectively to receivers 13a and 13b. The machine is equipped with a piping 11c for pneumatic cylinders 3 and 4 to return to the starting position. The receiver 13a is connected via valves 15a, 15b, 15c to the pneumatic motors 16a, 16b and 16c, which are connected to the electric generators 17a, 17b and 17c via the distribution pipe 14. Each of the pneumatic motors 16a, 16b and 16c is connected to a corresponding throttle 18a, 18b and 18c for regulating the air supply. The pneumatic cylinders 3 and 4 of the vertical and horizontal blocks, in turn, are equipped with actuator valves 19a, 19b and 19c, etc. It is connected to the computer system 20 for synchronizing the operation of the whole machine. The computer system 20 receives signals from the pneumatic cylinders 3 and 4 by means of a sensor 21. The machine is equipped with a safety valve 22.

Viļņu enerģētiskās iekārtas darbībaOperation of wave energy equipment

Iekārtas kinemātiskā shēma ir tāda, ka pie viļņu parādīšanās iekārta automātiski nostājas darba pozīcijā pretim viļņu kustības virzienam. Tas tiek nodrošināts, pateicoties iekārtas spējai pagriezties ap kolonas 1 asi.The kinematic pattern of the machine is such that, when the waves occur, the machine automatically positions itself in the working position opposite the direction of the wave motion. This is due to the machine's ability to rotate around column 1 axis.

Iekārtas efektīvas darbības nodrošināšanai atkarībā no viļņu līmeņa nesošā kolona 1 ir aprīkota ar hidrocilindru 1a, kurš pēc nepieciešamības izmaina iekārtas darba augstumu. Hidrocilindra 1a piedziņu vada datorsistēma 20, kuras programma analizē iekārtas darbu un dod komandas pacelt vai nolaist iekārtu.Depending on the wave level, the unit is provided with a hydraulic cylinder 1a for efficient operation of the unit, which changes the working height of the unit as necessary. The actuator of the hydraulic cylinder 1a is controlled by a computer system 20 whose program analyzes the operation of the machine and gives commands to lift or lower the machine.

No ūdens tilpnes puses nākošais vilnis iedarbojas ar savu spēku uz viļņu uztvērējelementu 5 un viļņa spēka vertikālā komponente pārvieto viļņu uztvērējelementu 5 vertikālā virzienā. Savukārt viļņu uztvērējelements 5 pārnes spēku uz virzuļu kātiem 6, pārvietojot tos uz augšu un saspiežot gaisu vertikālā bloka pneimocilindros 3. Būtībā viļņi, kuriem ir vertikālā un horizontālā komponente, iedarbojas uz viļņu uztvērējelementu 5, kā rezultātā tas pārvietojas gan vertikālā, gan horizontālā virzienā, tādējādi radot spiedienu vertikālajā un horizontālajā blokos 3 unThe wave coming from the side of the water body exerts its force on the wave receiver 5 and the vertical component of the wave force moves the wave receiver 5 in the vertical direction. In turn, the wave receiving element 5 transmits force to the piston rods 6 by moving them upward and compressing air in the vertical block pneumatic cylinders 3. In essence, the waves having a vertical and horizontal component act on the wave receiving element 5, causing it to move in both vertical and horizontal directions. thereby exerting pressure on the vertical and horizontal blocks 3 and

4. Viļņu uztvērējelements 5 nekustīgi saistīts ar vertikālā bloka 3 kustīgo daļu ar virzuļu kātiem 6. Sākotnēji uz viļņu enerģijas pamata horizontālā un vertikālā blokos 3 un 4 tiek radīts neliels spiediens, piemēram, 1 bar. Šis spiediens virzuļu kātu 6 un 6a pārvietošanās rezultātā viļņu spēka vertikālās un horizontālās komponentes iedarbībā pieaug, vārsti 19a vai 19b atveras un gaiss caur kolektoriem 12a vai 12b nokļūst zema vai augsta spiediena kontūros. Pēc viļņu spēka vertikālās un horizontālās komponentes iedarbības izbeigšanās atveras vārsts 19a, un gaiss no zema spiediena kontūra ieplūst pneimocilindros 3 un 4, nodrošinot virzuļu kātu 6 un 6a atgriešanos izejas pozīcijā. Tas, protams, nodrošina nākošā viļņa uztveršanas pakāpeniskumu. Ir vērts pieminēt, ka lielu viļņu gadījumā ir nepieciešams radīt lielāku sākuma spiedienu pneimocilindros 3 un 4, lai nodrošinātu virzuļu kātu kustības pakāpeniskumu. Nepieciešamo spiediena līmeni nodrošina datorprogramma ar regulējamu vārstu 19a un 19b palīdzību.4. The wave receiving element 5 is rigidly connected to the movable part of the vertical block 3 by the piston rods 6. Initially, a slight pressure, for example 1 bar, is exerted on the horizontal and vertical blocks 3 and 4 based on the wave energy. This pressure increases as a result of the movement of the piston rods 6 and 6a under the influence of the vertical and horizontal components of the wave force, the valves 19a or 19b open and the air through the manifolds 12a or 12b enters the low or high pressure circuits. When the vertical and horizontal components of the wave force have ceased, the valve 19a opens and the air from the low pressure circuit flows into the pneumatic cylinders 3 and 4, ensuring that the piston rods 6 and 6a return to the starting position. This, of course, ensures the gradual reception of the next wave. It is worth mentioning that in the case of large waves, it is necessary to create a higher initial pressure in the pneumatic cylinders 3 and 4 in order to ensure a smooth piston rod movement. The required pressure level is provided by a computer program via adjustable valves 19a and 19b.

Viļņu uztvērējelementa 5 kustība vertikālā virzienā ir atkarīga no vertikālā bloka 3 spēka elementu pārvietošanās brīvības. Virzuļu kāti 6 darbojas kā spēka pārnesēji. Viļņu uztvērējelementa kustīgais savienojums ar sieniņu 10, kura nekustīgi savienota ar horizontālā bloka 4 virzuļu kātiem 6a, nodrošina gan viļņu uztvērējelementa kustību vertikālā virzienā, gan arī viļņu uztvērējiekārtas uztveršanas laukuma palielināšanos. Viļņu uztvērējelementa 5 iespēju pārvietoties horizontāli nodrošina horizontālā bloka 4 kustīgo daļu (virzuļu kātu 6a) kustības virziens. Tie darbojas kā spēka pārnesēji. Viļņu uztvērējelementa horizontālās pārvietošanās iespēju nodrošina arī tas, ka tas kopā ar vertikālo bloku 3 pārvietojas pa horizontālām vadotnēm 8.The movement of the wave receiving element 5 in the vertical direction depends on the freedom of movement of the force elements of the vertical block 3. The piston rods 6 act as power transmitters. The movable connection of the wave receiver to the wall 10, which is rigidly connected to the piston rods 6a of the horizontal unit 4, provides both vertical movement of the wave receiver and an increase in the reception area of the wave receiver. The ability of the wave receiver 5 to move horizontally is provided by the direction of movement of the movable parts of the horizontal unit 4 (piston rods 6a). They act as power transmitters. The ability of the waveguide to move horizontally is also provided by the fact that, together with the vertical block 3, it moves along horizontal guides 8.

Tālāk saspiestais gaiss virzās pa cauruļvadiem 11a un 11b atbilstoši uz kolektoriem 12a un 12b un no tiem uz resīveriem 13a un 13b. No resīvera 13a gaiss tiek padots uz pneimomotoriem 16a, 16b un 16c, kuri savukārt griež elektroģeneratorus 17a, 17b un 17c. Atkarībā no padotā gaisa spiediena ar vārstu 15a, 15b, 15c, kuri ir uzstādīti uz dažādiem spiedieniem robežās no p_mjn. līdz pm_ax., palīdzību tiek nodrošināta iespēja pieslēgt dažādu daudzumu pneimomotoru 16a, 16b un 16c. Pastāvot nelielam spiedienam pneimosistēmā, var strādāt minimāls pneimomotoru daudzums 16, t.i., pastāvot minimālam spiedienam, var strādāt viens pneimomotors 16a, bet pastāvot maksimālam spiedienam - visi pneimomotori 16a, 16b un 16c, kuri atbilstoši darbina elektroģeneratorus 17a, 17b, 17c. Maksimālā spiediena p_max. pārsniegšanas gadījumā sistēmā ieslēdzas drošības vārsts 22. Tā kā konstrukcija ar kustīgo elementu 7 pārvietošanās palīdzību pa vadotnēm 8 nodrošina vertikālā bloka 3 un ar to ar virzuļu kātiem 6 saistītā viļņu uztvērējelementa 5 kustību horizontālajā virzienā, tad viļņa spēka horizontālās komponentes iedarbībā šis mezgls ar viļņu uztvērējelementa 5 sānu virsmu ar kustīgo elementu 9, kuri izveidoti rullīšu veidā, palīdzību iedarbojoties uz vertikālo sieniņu 10, pārvieto to un pārnes spēku uz horizontālā bloka 4 virzuļu kātiem 6a. Pie tam, viļņu uztvērējelementam 5 pārvietojoties uz augšu, ūdens plūsmas (viļņu) spēka iedarbība tiek nodota ne tikai uz viļņu uztvērējelementa 5 virsmu, bet arī uz to sieniņas 10 daļu, kura atveras saskarei ar viļņa horizontālo komponenti, kas kopumā samazina turbulences efektu un paaugstina darbības efektivitāti. Tāpat kā vertikālajā blokā 3, tiek radīts gaisa spiediens horizontālā bloka 4 pneimocilindros, no kuriem saspiestais gaiss ieplūst kolektoros 12a vai 12b un atbilstoši resīveros 13a un 13b. Nepietiekošas horizontālās un vertikālās komponenšu slodzes gadījumā (mazi viļņi) ar datorsistēmas 20 un vārstu 19a un 19b palīdzību tiek nodrošināta iespēja atslēgt vai pieslēgt daļu no pneimocilindriem horizontālajā vai vertikālajā blokos 3 un 4. Viļņu uztvērējelements 5 pēc tā pārvietošanās maksimāli augstākajā stāvoklī viļņu spēka vertikālās komponentes iespaidā, atgriežas sākotnējā stāvoklī pašsvara vai ar zema spiediena kontūra gaisa spiediena palīdzību. Atbilstoši pēc viļņu horizontālās spēka komponentes radītā pārvietojuma, resp., pēc darba gājiena beigām, virzuļu kātus 6a kopā ar kustīgo sieniņu 10 izejas pozīcijā atgriež ar enerģijas palīdzību, ko rada maz saspiestais gaiss no zema spiediena kontūra. Ar datorsistēmas 20 palīdzību saskaņā ar programmu tiek nodrošinātas komandas vārstiem 19 gaisa sistēmā atpakaļgaitas nodrošināšanai. Tieši tāpat ar vadības datorsistēmas palīdzību tiek dotas komandas visas nesošās konstrukcijas 2 pārvietošanai uz augšu un leju pa kolonas 1 vertikāli ar pacelšanas-nolaišanas mehānisma palīdzību.. Praktiski pārvietojumu vertikālā virzienā var nodrošināt, piemēram, ar hidrocilindru 1a palīdzību.Further, the compressed air passes through the conduits 11a and 11b, respectively, to the manifolds 12a and 12b and from there to the receptacles 13a and 13b. The air from the receiver 13a is fed to the pneumatic motors 16a, 16b and 16c, which in turn rotate the electric generators 17a, 17b and 17c. Depending on the supply air pressure with valve 15a, 15b, 15c, which are mounted at different pressures within the range p _mjn . to pm _ax ., assistance is provided to connect different quantities of pneumatic motors 16a, 16b and 16c. At low pressures in the pneumatic system, a minimum number of pneumatic motors 16 can be operated, i.e., at a minimum pressure, one pneumatic motor 16a can operate, and at maximum pressure all pneumatic motors 16a, 16b and 16c can operate the generators 17a, 17b, 17c respectively. Maximum pressure p _max . In the event of an overshoot, the system activates a safety valve 22. Since the structure by means of movement of the movable elements 7 along the guides 8 allows the vertical block 3 and the wave receiving element 5 associated with the piston rods 6 to move horizontally, this unit is exposed to the wave receiving element. 5, the side surface 5 is moved by a movable member 9 formed by rollers acting on a vertical wall 10 and applied to the piston rods 6a of the horizontal unit 4. In addition, as the wave pickup element 5 moves upward, the force of the water flow (wave) is transmitted not only to the surface of the wave pickup element 5 but also to the portion of the wall 10 which opens to contact the horizontal component of the wave. operational efficiency. As in the vertical block 3, air pressure is created in the pneumatic cylinders of the horizontal block 4, from which the compressed air flows into the manifolds 12a or 12b and into the receptacles 13a and 13b, respectively. In the case of insufficient horizontal and vertical component loads (small waves), the computer system 20 and valves 19a and 19b provide the ability to disengage or connect a portion of the pneumatic cylinders in horizontal or vertical blocks 3 and 4. The wave receiver 5 under the impression, returns to its original position by self-weight or low pressure circuit air pressure. Accordingly, after displacement by the horizontal force component of the waves, or at the end of the stroke, the piston rods 6a, together with the movable wall 10, are returned to the starting position by the energy generated by the low-pressure air from the low pressure circuit. By means of computer system 20, commands for valves 19 for reversing the air system are provided in accordance with the program. Similarly, the control computer system commands to move all load-bearing structures 2 up and down the column 1 vertically by means of a lift-lower mechanism. In practice, vertical movement can be achieved, for example, by means of the hydraulic cylinder 1a.

Iekārta nepārtrauc savu darbību pie sānu slodzēm, jo:The machine does not interrupt at side loads because:

1) darba iekārta, kura izvietota uz rāmja, automātiski ieregulējas atkarībā no viļņu līmeņa;(1) the work equipment, mounted on a frame, automatically adjusts to the wave level;

2) bloku kustīgās daļas (virzuļu kāti) jau izejas pozīcijā daļēji atrodas nekustīgajās daļās, tādā veidā pretdarbojoties sānu slodzēm;2) the movable parts of the blocks (piston rods) are partly in the rigid parts already in the starting position, thus counteracting the side loads;

3) katrā blokā ir vairāki spēka elementi (pneimocilindri) un katrā blokā datorprogramma samazina vai palielina spiedienu tajos pneimocilindros, kuriem pretdarbojas atbilstošie viļņa spēki, un tas samazina sānu nobīdes;3) each block has a plurality of force elements (pneumatic cylinders) and in each block a computer program reduces or increases the pressure of the pneumatic cylinders counteracted by the corresponding wave forces, thereby reducing lateral offsets;

4) spiediens un vienlaicīgi ar to arī slodzes spēka elementos atkarībā no to kustīgo dalu pārvietojuma darba gājiena procesā mainās saskaņā ar parabolisku grafiku (Fig.7), kas nozīmē, ka slodzes būtiski palielinās tikai pneimocilindra gājiena beigās.4) The pressure and simultaneously the load force elements vary according to the movement of their moving parts during the stroke process according to the parabolic graph (Fig.7), which means that the loads increase significantly only at the end of the pneumatic cylinder stroke.

Viļņu parametri ar laiku mainās un sakarā ar to mainās arī vidējie spēku rādītāji, ar kuriem tie iedarbojas uz viļņu uztveršanas iekārtu 5. Lai šī iemesla dēļ nemainītos darba spiediens, spēka bloku horizontālie un vertikālie elementi ir apgādāti ar spiediena sensoriem 21 un vārstiem 19a, 19b un 19c, kuru darbu nodrošina ar datorprogrammu vadāmi izpildmehānismi.The wave parameters change over time and, as a result, the average force they exert on the wave receiving device 5 changes. For this reason, the horizontal and vertical elements of the power units are provided with pressure sensors 21 and valves 19a, 19b. and 19c, all of which are executed by computer program driven actuators.

Augstspiediena darba kontūrā spiediens ir augstāks, jo tas paredzēts spēka mehānismu darbināšanai, piemēram, elektroģeneratora darbam, bet zemspiediena kontūrs paredzēts palīgdarbībām, piemēram, viļņu uztvērējelementa 5 atgriešanai izejas pozīcijā nākošā viļņa uztveršanai. Ja viļņu iedarbības spēks krītas, tad datorsistēma 20 saņem signālu no sensoriem 21 un konstatē, ka sistēmā netiek radīts pietiekošs spiediens augstspiediena kontūrā vertikālā un horizontālā bloku 3 un 4 pneimocilindru virzuļu kātu 6 un 6a pārvietošanai. Šajā gadījumā datorprogramma ar izpildmehānismu palīdzību atslēdz daļu no vārstu 19b izejām horizontālo un vertikālo bloku elementos, kuru izejas ir savienotas ar zemspiediena kontūru. Tādā veidā pie viļņu parametru samazināšanās iekārta turpina strādāt, nodrošinot augstspiediena kontūru ar tam nepieciešamo enerģiju.The pressure in the high-pressure circuit is higher because it is intended to operate force mechanisms such as an electric generator, while the low-pressure circuit is intended for ancillary activities such as returning the wave receiver 5 to its starting position for receiving the next wave. If the force of the waves falls, the computer system 20 receives a signal from the sensors 21 and detects that the system does not generate sufficient pressure in the high pressure circuit to move the piston rods 6 and 6a of the vertical and horizontal blocks 3 and 4. In this case, the computer program actuates, by means of actuators, a portion of the outputs of the valves 19b in the horizontal and vertical block elements whose outputs are connected to the low-pressure circuit. In this way, the device continues to work on reducing the wave parameters, providing the high-pressure circuit with the energy it requires.

Pārāk liela viļņu spēka iedarbības izslēgšanai uz iekārtu, to izvieto vietās, kur paisuma/bēguma svārstību amplitūda ir pietiekoši maza, un tādā dziļumā, kur nekad nav pārmērīgi lielu viļņu. Līmeņa svārstības, kuras notiek paisuma un bēguma dēļ, kā arī atkarībā no vēja stipruma un virziena, ietekmē maksimālo viļņu parametrus. Šajā gadījumā iespējama iekārtas darba augstuma regulēšana ar hidrocilindra 1a palīdzību, kurš izvietots uz nesošās kolonas.To exclude excessive wave force on the equipment, it shall be located in locations where the tide oscillation amplitude is small enough and at a depth where there is never an excessive wave. Level fluctuations due to tides and tides, as well as wind strength and direction, affect peak wave parameters. In this case, it is possible to adjust the working height of the machine with the help of a hydraulic cylinder 1a located on a supporting column.

Viļņi iedarbojas uz viļņu uztvērējelementu 5, kurš savukārt iedarbojas uz horizontālo un vertikālo bloku 3 un 4 spēka elementiem, tādā veidā pārveidojot viļņu kinētisko enerģiju, piemēram, saspiesta gaisa vai vakuuma enerģijā.The waves act on the wave receiving element 5, which in turn acts on the force elements of the horizontal and vertical blocks 3 and 4, thereby converting the wave energy into kinetic energy, such as compressed air or vacuum energy.

Viļņu enerģijas efektivitātes palielināšanai viļņu uztvērējelementa 5 virsma, kura vairāk par visu saskaras ar vilni, ir izveidota ieliekta, lai;In order to increase the energy efficiency of the waves, the surface of the wave receiving element 5, which more than anything in contact with the wave, is formed concave so that;

1) samazinātu ūdens plūsmas turbulenci enerģijas pārveidošanas procesā un tādā veidā palielinātu iekārtas lietderības koeficientu;1) reduce water flow turbulence in the energy conversion process and thus increase the efficiency of the equipment;

2) novirzītu dabisko ūdens plūsmu virzienā uz ūdenskrātuves dibenu un tādā veidā to ievirzītu dabiskā ūdens cirkulācijas procesā (Fig.6), vienlaicīgi samazinot reflektācijas efektu.2) to divert the natural water flow towards the bottom of the reservoir and thereby direct it to the natural water circulation process (Fig.6), while reducing the reflection effect.

Augstspiediena kontūra darbībaOperation of high pressure circuit

Pneimatiskās spēka sistēmas izmantošanas gadījumā gaiss no horizontālo un vertikālo bloku 3 un 4 pneimocilindriem izplūst caur augstspiediena kontūra vārsta 19b izeju. Tālāk pa cauruļvadiem 11a gaiss tiek savākts kolektoros 12a, kuri savukārt savienoti ar vismaz vienu resīveru 13a. No resīvera 13a pa cauruļvadiem 14 caur vārstiem 15a, 15b un 15c gaiss nokļūst caur droselēm 18a, 18b un 18c uz izpildmehānismiem, rasp., pneimomotoriem 16a, 16b un 16c, kuri piedzen spēka mehānismu(-us), piemēram, elektroģeneratorus 17a, 17b un 17c. Elektroģeneratoru 17a, 17b un 17c apgriezienus regulē ar apgriezienu regulatoriem, kuri iedarbojas uz droselēm 18a, 18b un 18c, pēc nepieciešamības palielinot vai samazinot to atvērumus. Lai strādātu vismaz viens ģenerators 17a, spiedienam darba kontūrā jābūt vismaz minimālam, vienādam ar p_min. Gaiss katra ģeneratora 17a, 17b un 17c darbībai tiek padots pa atsevišķiem kanāliem 15a, 15b un 15c, katrs no kuriem tiek noregulēts uz dažādiem atverošajiem darba spiedieniem, kuri ir intervālā no Pm_jn. līdz p_max. Tas nodrošina pakāpenisku ģeneratoru 17a, 17b un 17c pieslēgšanu, ja gaisa daudzums sistēmā palielinās, un pakāpenisku atslēgšanu, ja gaisa daudzums sistēmā samazinās. Ja gaisa spiediens sistēmā ir mazāks nekā p_min., tad nestrādā neviens ģenerators. Ja spiediens sistēmā ir lielāks par p_max., tad ieslēdzas drošības vārsts 22, kurš atbrīvo darba sistēmu no liekā gaisaIn the case of a pneumatic power system, air is discharged from the pneumatic cylinders of the horizontal and vertical blocks 3 and 4 through the outlet of the high-pressure circuit valve 19b. Further, through the conduits 11a, air is collected in manifolds 12a, which in turn are connected to at least one receiver 13a. From the receiver 13a through the ducts 14 through the valves 15a, 15b and 15c, air is supplied through the throttles 18a, 18b and 18c to actuators, rasp, pneumatic motors 16a, 16b and 16c, which drive the power mechanism (s), e.g. 17c. The revolutions of the electric generators 17a, 17b and 17c are controlled by the speed regulators acting on the chokes 18a, 18b and 18c, increasing or decreasing their apertures as necessary. In order to operate at least one generator 17a, the working circuit pressure must be at least minimal, equal to p _min . The air for operation of each generator 17a, 17b and 17c is supplied through separate channels 15a, 15b and 15c, each of which is adjusted to different opening operating pressures in the range of Pm _jn . to p _max . This provides a step-by-step connection of generators 17a, 17b and 17c as the air volume in the system increases and a gradual switch-off as the air volume in the system decreases. If the air pressure in the system is less than p _min , no generator is operating. If the pressure in the system is greater than p _ma x, the safety valve 22 activates, which removes the excess system

Zemspiediena kontūra darbībaOperation of low pressure circuit

Tā kā viļņu uztvērējiekārta pēc darba gājiena jāatgriež izejas pozīcijā, tad tam tiek izmantota tā enerģija, kura uzkrājas zemspiediena kontūrā. Gaiss no pneimocilindriem caur zemspiediena vārstu 19b nokļūst zemspiediena kontūrā. Tālāk caur cauruļvadiem 11b un kolektoriem 12b tas nokļūst zemspiediena resīverā 13b. No resīverā 13b gaiss tiek padots atpakaļ uz pneimocilindriem tajā brīdī, kad nepieciešams atgriezties izejas pozīcijā. Šī funkcija tiek nodrošināta ar vārsta 19b palīdzību, kurš savieno zemspiediena sistēmu ar pneimocilindru un tiek iedarbināts ar izpildmehānismu, kuru savukārt iedarbina datorprogramma.Because the wave receiver must return to its starting position after a stroke, it uses the energy that accumulates in the low-pressure circuit. Air from the pneumatic cylinders enters the low pressure circuit via the low pressure valve 19b. It then passes through the conduits 11b and the manifolds 12b to the low pressure receiver 13b. The air from the reservoir 13b is fed back to the pneumatic cylinders at the point when it is necessary to return to the starting position. This function is provided by a valve 19b which connects the low pressure system to the pneumatic cylinder and is actuated by an actuator which is actuated by a computer program.

Izgudrojuma papildus izpildījuma variantsA further embodiment of the invention

Kā papildus piedāvāta iespēja konstrukciju izvietot uz pontona, kurš uzstādīts uz nesošās kolonas, ar iespēju tai pārvietoties atkarībā no viļņu līmeņa paralēli vertikālai asij, kā rezultātā, ūdens līmenim palielinoties vai samazinoties, nesošā konstrukcija, pateicoties tās peldspējai, visu laiku atrodas viļņu līmenī. Atliek tikai nodrošināt tās fiksāciju viļņu līmenī. Protams, stipras viļņošanās (vētras), kā arī sasalšanas gadījumā nepieciešams izmantot hidrocilindru, kurš nodrošina konstrukcijas pārvietošanu paralēli nesošajai kolonnai un paceļ to drošā augstumā.An additional option is to place the structure on a pontoon mounted on a bearing column, with the ability to move depending on the wave level parallel to the vertical axis, resulting in the bearing structure being always at wave level due to its buoyancy. All that remains is to secure it at the wave level. Of course, in the event of severe waves (storms), as well as freezing, it is necessary to use a hydraulic cylinder which moves the structure parallel to the supporting column and lifts it to a safe height.

Iespējams variants, kad nesošā kolona ir uzstādīta nesošā karkasa iekšpusē, kurš sastāv no četriem balstiem (var lietot jūras urbšanas platformai līdzīgu konstrukciju). Nesošai kolonai var būt vertikālā stāvokļa novirzes sensori, bet katram no četriem balstiem var but hidrauliski vai pneimatiski cilindri katra balsta garuma izmaiņai un tādā veidā operatīvi var noturēt konstrukciju horizontālā stāvoklī.It is possible to have a bearing column mounted inside a bearing frame consisting of four supports (a structure similar to a drilling rig may be used). The bearing column may have vertical position deflection sensors, but each of the four supports may have hydraulic or pneumatic cylinders for varying the length of each support and thereby operatively hold the structure in a horizontal position.

Tādā veidā piedāvātā viļņu enerģētiskā iekārta efektīvi izmanto viļņu mehānisko enerģiju, tās īpatnējā energospēja uz masas vienību ir augstāka par līdz šim zināmajām iekārtām, bet tās konstrukcija izslēdz paisuma un bēguma iespaidu uz tās darbību.The proposed wave energy device efficiently utilizes the mechanical energy of the waves, its specific power per unit mass is higher than that of hitherto known devices, but its design eliminates the effect of the tide on its operation.

PretenzijasClaims

Claims

1. A wave energy device comprising a bearing structure with a wave receiving element located at a wave level, a wave energy conversion system associated with at least one electrical generator, wherein the bearing structure has horizontal guides and the wave energy conversion system comprises at least one a vertical and at least one horizontal unit formed, for example, by one or more pneumatic cylinders and / or vacuum cylinders, wherein the horizontal unit is mounted on a load-bearing structure and provided with a load-bearing movable wall, and the vertical unit is connected to a wave receiving element carry the load from it and is fitted with the ability to move along horizontal guides.

The device according to claim 1, characterized in that the supporting structure is mounted on the supporting column with the possibility to rotate about its axis and move in a vertical direction.

The device according to claim 1 or 2, characterized in that it is provided with a control and command computer system.

The device according to claim 1, characterized in that the interaction between the moving wall and the wave receiving element is provided by moving elements, such as rollers.

Device according to claim 1, characterized in that the movement of the vertical block by the waveguide element along the horizontal guides is effected by moving elements, for example by rollers.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the surface of the wave receiving element facing the wave is formed concave.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the working modules comprising the vertical block with the wave receiving element and the horizontal block are arranged in pairs and symmetrically against the vertical axis of the bearing column.

Device according to claim 1, characterized in that the horizontal blocks have a reversing system.

The device according to claim 1, characterized in that the horizontal blocks and the vertical blocks are provided with valves which switch them from operating mode to idle mode to enable the change of the resistance depending on the wave energy.

The device according to claim 9, characterized in that it is provided with a system for controlling the initial pressure in the pneumatic cylinders depending on the wave strength.