RO132211A2

RO132211A2 - Sea-wave energy recovering unit

Info

Publication number: RO132211A2
Application number: ROA201600243A
Authority: RO
Inventors: Nicolae Petre
Original assignee: Nicolae Petre
Priority date: 2016-04-06
Filing date: 2016-04-06
Publication date: 2017-10-30

Abstract

The invention relates to a unit for recovering the energy of marine waves and converting it into electric power, which is, in the same time, an effective way for beach- and coastal-erosion control. According to the invention, the energy recovering unit consists of some floats placed with their longitudinal axis normal to the wave moving direction, generating a circular motion having an articulation (A) as a center and converting it into a positive motion by the actuation of a piston and a cylinder, articulated onto the floats on either side of the vertical plane by means of the articulation (A), where the recovering unit converts the undulation motion of the waves into electric power using the pitching motion of the floats articulated at the extremities of the longitudinal axes, while actuating the articulation (A) about a transverse shaft, so that the reverse movements of some points (2.1 and 6.1) located on the float bridge and submerged, respectively, make them get alternately closer and apart, respectively, the said movements of the points (2.1 and 6.1) on the wave crest (M) and on the gap between two successive waves (m), depending on the float size and the wave height, generating some forces that result from decomposing a floating force (F) which acts upon the cylinder and the piston, making possible the liquid absorption and its delivery under pressure, by means of a pressure equalizer reservoir.

Description

OFlCiUL at SffAl PtNIKU INVENȚII Șl MAACilOFlCiUL at SffAl PtNIKU INVENTIONS MAl MAACil

Cerere de brevet de invențiePatent application

Descrierea invenției 1Description of the invention 1

frfr

Invenția se referă la captarea energiei valurilor marine și transformarea acesteia în energie electrică, fiind în același timp un mijloc eficient de combatere eroziunii plajelor și a falezelor.The invention relates to the capture of the energy of the sea waves and its transformation into electricity, being at the same time an efficient means of combating the erosion of beaches and cliffs.

Se cunosc mai multe instalații pentru transformarea energiei valurilor:There are known several installations for transforming the wave energy:

• Una dintre ele este cea din brevetul US 6476511 B1, care constă dintr-o serie de cilindri plutitori legați printr-o structură articulată. Capetele acestor cilindri sunt legate între ele cu un mecanism de transformare a mișcării de rotație în raport cu axele articulațiilor, permițând pomparea uleiului hidraulic într-un motor care să pună în funcțiune un generator electric.• One of them is the one of the US patent 6476511 B1, which consists of a series of floating cylinders connected by an articulated structure. The ends of these cylinders are connected to each other by a mechanism of transformation of the rotational motion with respect to the axes of the joints, allowing the pumping of the hydraulic oil in a motor that starts an electric generator.

• Se mai cunoaște, de asemenea, o instalație de transformare a energiei valurilor cu brevetul MD 2990, care este formată dintr-o construcție fixă și un corp plutitor legat de aceasta și prin intermediul transmisiei dințate pune în funcție un multiplicator și un generator electric.• Also known is a wave energy conversion plant with the MD 2990 patent, which consists of a fixed construction and a floating body connected thereto and by means of the geared transmission it operates a multiplier and an electric generator.

• O altă instalație destinată obținerii de energie electrică prin transformarea energiei valurilor este cea conform brevetului RO 125676 B1. Aceasta propune montarea pe cilindri plutitori a unor roți de apă cu pale elicoidale care se cuplează prin angrenaje multiplicatoare la niște generatoare electrice.• Another installation intended to obtain electricity by transforming the wave energy is the one according to the patent RO 125676 B1. It proposes the installation on floating cylinders of water wheels with helical blades that are coupled through multiplier gears to some electric generators.

Toate acestea și altele asemănătoare prezintă o serie de dezavantaje, cum ar fi:All of these and the like have a number of disadvantages, such as:

• Randament scăzut • Construcții fragile raportate la forțele exterioare foarte mari care acționează asupra lor • Aceste soluții au în vedere sisteme mecanice foarte complicate, greu de întreținut și eventual de reparat în cazul unor defecțiuni • Prin natura lor, au un preț de cost mare al construcției, comparativ cu rezultatele cel puțin modeste ale funcționării lor și un cost important pentru întreținere și exploatare • Nu prevăd în niciun fel modalitatea de transport a energiei electrice obținute la eventualii consumatori • Toate acestea se concretizează în obținerea energiei electrice în cantități mici și la prețuri destul de mari• Low efficiency • Fragile constructions related to very large external forces acting on them • These solutions envisage very complicated mechanical systems, difficult to maintain and possibly to repair in case of faults • By their nature, they have a high cost price of construction, compared to the least modest results of their operation and a significant cost for maintenance and operation • In no way do they provide the means of transporting the electricity obtained to the potential consumers • All these materialize in obtaining the electricity in small quantities and at the prices big enough

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția este aceea că își propune obținerea de energie ieftină, cu instalații simple atât în ceea ce privește construcția lor, cât și exploatarea și întreținerea acestora.The technical problem that the invention solves is that it intends to obtain cheap energy, with simple installations both in terms of their construction, as well as their exploitation and maintenance.

a 2016 00243to 2016 00243

06/04/201604/06/2016

Recuperatorul de energie din valurile marine rezolvă problema tehnică și înlătură dezavantajele arătate mai sus, fiind foarte solidă, compactă și lipsită de elemente mecanice complicate în plus, absorbind energia valurilor incidente, împiedică eroziunea plajelor și a falezelor.The energy recovery from the sea waves solves the technical problem and removes the disadvantages shown above, being very solid, compact and devoid of additional complicated mechanical elements, absorbing the energy of the incident waves, prevents the erosion of beaches and cliffs.

Poate fi folosit atât singur, cât și în combinație cu alte construcții specifice destinației de apărare împotriva efectelor eroziunii plajelor, având în vedere că rezultatele eroziunii sunt foarte păguboase (fig. 3, fig. 11 și fig. 12).It can be used both alone and in combination with other constructions specific to the defense against the effects of beach erosion, given that the erosion results are very harmful (Fig. 3, Fig. 11 and Fig. 12).

Acest recuperator se folosește de mișcarea ondulatorie a valurilor, care provoacă mișcări de ruliu și de tangaj oricărei forme de plutitori.This recuperator is used for the wave motion of the waves, which causes roller movements and tangles of any kind of floats.

Aceste mișcări, prin cuplarea a doi plutitori prin intermediul unei articulații generează o mișcare circulară repetabilă care face ca punctele opozabile ale plutitorilor să se apropie sau să se depărteze unele de altele, în funcție de poziția plutitorilor și a articulației respective față de valuri care o ridică sau o coboară (fig. 3, fig. 4 și fig. 5).These movements, by coupling two floats through a joint, generate a repeatable circular motion that causes the opposing points of the floats to approach or move away from each other, depending on the position of the floats and the respective joint with respect to the waves that raise it. or lower it (fig. 3, fig. 4 and fig. 5).

Pe unul dintre punctele opozabile se montează articulat un piston la extremitatea unuia dintre plutitori, iar pe cel de vis-a-vis se montează tot articulat un cilindru (fig. 6, fig. 7 și fig. 14).On one of the opposing points a piston is mounted articulated at the end of one of the floats, and on the opposite one a cylinder is also mounted jointly (fig. 6, fig. 7 and fig. 14).

Pompa absoarbe apă (sau alt lichid) și o refulează într-o turbină hidraulică care pune în mișcare un generator electric.The pump absorbs water (or other liquid) and discharges it into a hydraulic turbine that starts an electric generator.

Modul de funcționare a recuperatorului este arătat schematic în fig. 3, fig. 11 și fig. 12. în aceste figuri se poate observa cum oscilează instalația, în funcție de poziția ei față de val, precum și mișcarea de du-te-vino a punctelor 2.1, respectiv 6.1, când articulația A parcurge valul pe creasta M sau în golul dintre două creste succesive m.The operating mode of the recuperator is shown schematically in fig. 3, FIG. 11 and FIG. 12. In these figures it is possible to observe how the installation oscillates, depending on its position vis-à-vis the wave, as well as the go-and-move motion of points 2.1, respectively 6.1, when the joint A crosses the wave on the ridge M or in the gap between two successive ridges m.

Cilindrul și pistonul sunt așezate în așa fel ca mișcarea circulară în jurul articulației A să se transforme în mișcare rectilinie, cum se arată în fig. 6, fig. 7 și fig. 14.The cylinder and the piston are positioned so that the circular motion around the joint A turns into a rectilinear motion, as shown in FIG. 6, FIG. 7 and FIG. 14.

Această mișcare rectilinie acționează asupra cilindrului și a pistonului, care se apropie sau se depărtează unul de celălalt, încât se naște în cilindru presiune și apoi depresiune care refulează sau absoarbe lichid prin supapele unisens din fig. 8, fig. 9, fig. 14, Fig. 15 și fig. 16.This rectilinear movement acts on the cylinder and the piston, which approaches or moves away from one another, giving rise to pressure and then depression which in the cylinder unites or absorbs liquid through the one-way valves of FIG. 8, FIG. 9, FIG. 14, FIG. 15 and FIG. 16.

Lichidul sub presiune este preluat de un colector care îl transportă la turbina hidraulică cuplată cu generatorul electric.The liquid under pressure is taken from a collector that transports it to the hydraulic turbine coupled with the electric generator.

Desenul definitoriu al invenției este cel din fig. 3, care explică ideea de recuperare a energiei valurilor prin mișcarea de tangaj în jurul articulației A pe creasta valului M, respectiv în golul dintre două creste succesive m.The defining drawing of the invention is that of FIG. 3, which explains the idea of recovering the energy of the waves by the tangential movement around the joint A on the crest of the wave M, respectively in the gap between two successive ridges m.

a 2016 00243to 2016 00243

06/04/201604/06/2016

Fig. 4 reprezintă două valuri succesive, unde M este creasta și m este golul dintre ele. Distanța dintre două creste este lungimea de undă a valului și este parcursă într-un timp T care reprezintă perioada.Fig. 4 represents two successive waves, where M is the ridge and m is the gap between them. The distance between two ridges is the wavelength of the wave and is traveled in a time T which represents the period.

Distanța măsurată pe verticală între M și m este înălțimea h_v a valului. Forța Fc care pune în mișcare pompele este un rezultat al mișcării pe verticală a plutitorilor care generează o forță ascensională Fa (fig. 5).The distance measured vertically between M and m is the height h _v of the wave. The force Fc that starts the pumps is a result of the vertical movement of the floats that generate an upward force Fa (fig. 5).

Fc se obține prin descompunerea forței F_a. Mărimea forței Fc variază în funcție de mărimea Fa, deci de volumul de apă dezlocuit și de brațele de pârghie care sunt caracteristice dimensiunilor plutitorilor.Fc is obtained by decomposing the force F _a . The size of the force Fc varies depending on the size Fa, so the volume of displaced water and the lever arms that are characteristic of the floating dimensions.

Poziția pistonului P față de cilindrul C se vede în fig. 6 și fig. 7. Pistonul și cilindrul opozabil lui sunt articulate în punctele 2.1, respectiv 6.1. în fig. 6 este arătată poziția sistemului piston-cilindru la timpul To, iarîn fig. 7 este arătată poziția la timpul Ti.The position of the piston P with respect to the cylinder C is shown in fig. 6 and FIG. 7. The piston and the cylinder opposing it are articulated in points 2.1, respectively 6.1. in FIG. 6 shows the position of the piston-cylinder system at time To, and in FIG. 7 shows the position at time Ti.

Diferența dintre Ti și Toeste jumătate din perioada T a valurilor (Ti - To= T/2).The difference between Ti and Toeste half of the T period of the waves (Ti - To = T / 2).

Pozițiile supapelor și sensul circulației lichidului în pompă se văd în fig. 8 și fig.The positions of the valves and the direction of the fluid flow in the pump are shown in fig. 8 and FIG.

9.9.

în fjg. 10 se poate vedea o baterie de patru pompe racordate la aceeași admisie AdȘi respectiv la aceeași refulare R.in fjg. 10 you can see a battery of four pumps connected to the same intake Adi and respectively to the same discharge R.

în fig. 11 si fig. 12 se poate vedea un plutitor articulat la un punct fix (o construcție definitivă sau o navă de mari dimensiuni).in FIG. 11 and FIG. 12 you can see a floating hinged at a fixed point (a definitive construction or a large ship).

I - poziție de repaos (mare calmă)I - resting position (calm sea)

II - poziția cu plutitorul pe creastăII - the position with the float on the ridge

III - poziția plutitorului între cresteIII - float position between ridges

Modul de cuplare a doi plutitori văzuți în plan și mai jos în secțiune longitudinală este prezentat în fig. 13.The coupling mode of two floats seen in the plane and below in the longitudinal section is shown in fig. 13.

Poziția supapelor și a pistonului în cilindru la timpul Toși respectiv Ti, precum și colectorii de admisie Ad și respectiv de refulare R este prezentată în fjg. 15 și fig. 16.The position of the valves and the piston in the cylinder at the time of All respectively Ti, as well as the intake manifolds Ad and discharge respectively R is shown in fjg. 15 and FIG. 16.

între turbină și colector se interpune un rezervor pentru omogenizarea presiunii.between the turbine and the manifold, a reservoir for pressure homogenization is interposed.

Claims

1. The invention entitled "Recovery energy from sea waves" consists of hinged floats and aspiration pumps, being characterized by the fact that the floats are located with the longitudinal axis perpendicular to the direction of the waves, which generates a circular motion having center the joint A and its transposition in rectilinear motion, by actuating a cylinder and a piston hinged on one side and the other of the vertical through the joint A (fig. 2, fig. 3 and fig. 5).

2. The invention entitled "Energy recovery from sea waves" is characterized by the fact that it transforms the wave motion of the waves into electricity, using the tangential motion of floating hinges at the ends of the longitudinal axes and by actuating the joint A around a transverse axis.

3. The invention entitled "Energy recovery from sea waves" is characterized by the fact that the movement in the opposite direction of points 2.1 and 6.1 transforms the circular motion into a rectilinear movement, causing points 2.1 (on the floating bridge) and 6.1 (submersed) to approach and respectively to move away alternately (fig. 5, fig. 6 and fig. 7).

4. The invention entitled "Energy recovery from sea waves" is characterized by the fact that the approximation and distance movements of points 2.1, respectively 6.1 on the crest of the wave M and on the gap between two successive waves m, depending on the dimensions of the floats and the height waves, give rise to forces that come from the decomposition of the floating force F _a and which act on the cylinder and the piston making it possible to absorb the liquid and to discharge it under pressure (fig. 5) by means of a pressure equalization reservoir.

5. The invention entitled "Energy recovery from marine waves is characterized by the fact that it can be used individually or in batteries.

I # a 2016 00243

04/06/2016

6. The invention entitled "Energy recovery from the sea waves" is characterized by the fact that, by absorbing the energy of the waves for the purpose of producing electricity, it greatly diminishes the possibility of the waves causing further damage by the erosion of beaches and cliffs.

7. The invention entitled "Recoverer of energy from the sea waves" is characterized by the fact that it produces cheap and clean energy at the same time as the defense of the shores.