RU141126U1

RU141126U1 - WAVE BALLAST-PENDULUM POWER PLANT

Info

Publication number: RU141126U1
Application number: RU2013121894/06U
Authority: RU
Inventors: Юрий Иванович Юдин; Владимир Иванович Милкин; Николай Васильевич Калитенков; Александр Евгеньевич Шульженко
Priority date: 2013-05-13
Filing date: 2013-05-13
Publication date: 2014-05-27

Abstract

1. Волновая балластно-маятниковая электростанция, содержащая плавучий корпус, механический преобразователь энергии морских волн, включающий маятник и электрогенераторы, отличающаяся тем, что маятник представляет собой корпус судна с подвесным балластом, закрепленным ко дну корпуса судна через шарнир и подвес, причем в точке крепления балласта к подвесу закреплены гибкие тяги, пропущенные через направляющие в корпусе судна с возможностью их возвратно-поступательного движения, гибкие тяги соединены с установленными внутри корпуса судна электрогенераторами.2. Электростанция по п.1, отличающаяся тем, что гибкие тяги пропущены продольно через направляющие в носовой и кормовой частях корпуса судна, поперечно через направляющие в правом и левом бортах корпуса судна.3. Электростанция по п.1, отличающаяся тем, что подвесной балласт выполнен обтекаемой формы.4. Электростанция по п.1, отличающаяся тем, что направляющие выполнены в виде блоков, а тяги - в виде тросов.1. Wave ballast-pendulum power plant containing a floating hull, a mechanical converter of sea wave energy, including a pendulum and electric generators, characterized in that the pendulum is a ship's hull with suspended ballast, fixed to the bottom of the ship's hull through a hinge and a suspension, and at the attachment point ballast, flexible rods are fixed to the suspension, passed through the guides in the ship's hull with the possibility of their reciprocating motion, the flexible rods are connected to electric generators installed inside the ship's hull. 2. The power plant according to claim 1, characterized in that the flexible rods are passed longitudinally through the guides in the bow and stern of the ship's hull, transversely through the guides in the right and left sides of the ship's hull. Power plant according to claim 1, characterized in that the suspended ballast is streamlined. The power plant according to claim 1, characterized in that the guides are made in the form of blocks, and the rods are in the form of cables.

Description

Полезная модель относится к возобновляемым источникам энергии, в частности к выработке электроэнергии путем использования волнового движения поверхности водоемов и может быть использована в качестве экологически чистых альтернативных автономных источников питания потребителей электрической энергии, находящихся в островной и прибрежной зоне.The utility model relates to renewable energy sources, in particular to the generation of electricity by using the wave motion of the surface of water bodies and can be used as environmentally friendly alternative autonomous power sources for consumers of electric energy located in the island and coastal zones.

Известна волновая энергетическая установка (патент РФ №86252, 27.08.2009), содержащая каркас с вертикальными стойками, секцию с поплавком и секцию с вертикально расположенными линейными генераторами, генерирующие сердечники которых связаны тросами через кинематический механизм с барабанами и перекинутыми через них гибкими тросами с поплавками, способными к вертикальному возвратно-поступательному перемещению.Known wave power plant (RF patent No. 86252, 08/27/2009), comprising a frame with vertical struts, a section with a float and a section with vertically arranged linear generators, the generating cores of which are connected by cables through a kinematic mechanism with drums and flexible cables thrown through them with floats capable of vertical reciprocating movement.

Недостатками такой энергетической установки являются сложность конструкции и необходимость капитального размещения каркаса с обязательной связью с дном, с учетом волновых нагрузок на конструкцию волновой энергетической установки при устройстве сложного подводного фундамента.The disadvantages of such a power plant are the complexity of the design and the need for capital placement of the frame with a mandatory connection to the bottom, taking into account the wave loads on the structure of the wave power plant when building a complex underwater foundation.

Наиболее близким техническим решением является волновая электростанция (патент РФ №49135, 10.11.2005), содержащая плавучий корпус, механический преобразователь энергии морских воли, включающий маятник и электрогенератор. Плавучий корпус выполнен в виде корпуса судна с опорной мачтой, а маятник выполнен в виде дискового или шарообразного груза с возможностью возвратно-поступательного перемещения его поперек корпуса судна в направляющем элементе, закрепленном неподвижно на палубе судна. Колебательное возвратно-поступательное движение маятника с помощью зубчатых секторов и колес передается на вал ротора генератора, размещенного внутри корпуса судна, с использованием регулятора оборотов с двумя редукторами правого и левого вращения. Для устойчивости, при большой волне, корпус судна оснащен поплавковыми ограничителями крена судна.The closest technical solution is a wave power plant (RF patent No. 49135, 10.11.2005), containing a floating body, a mechanical transformer of sea energy, including a pendulum and an electric generator. The floating hull is made in the form of a hull with a support mast, and the pendulum is made in the form of a disk or spherical cargo with the possibility of reciprocating movement across the hull in a guide element fixed motionless on the deck of the vessel. Oscillating reciprocating motion of the pendulum with the help of gear sectors and wheels is transmitted to the rotor shaft of the generator located inside the vessel using a speed controller with two gearboxes of the right and left rotation. For stability, with a large wave, the hull is equipped with float limiters roll of the vessel.

К недостаткам принятого прототипа относятся сложность конструкции, обусловленная сложностью преобразователя возвратно-поступательного движения маятника во вращательное движение ротора генератора, экстремальные движения груза в крайних точках, требующие ограничивающих амортизаторов и дополнительное оснащение корпуса судна поплавковыми ограничителями.The disadvantages of the adopted prototype include the complexity of the design, due to the complexity of the Converter reciprocating motion of the pendulum in the rotational motion of the rotor of the generator, extreme movement of the cargo at extreme points, requiring limiting shock absorbers and additional equipment of the hull with float stops.

Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, состоит в упрощении конструкции волновой балластно-маятниковой электростанции, не связанной с дном, с возможностью мобильности, позволяющей рациональным образом преобразовывать энергию волн.The technical result, which is achieved by the claimed utility model, is to simplify the design of the wave ballast-pendulum power plant, not connected to the bottom, with the possibility of mobility, which allows a rational way to convert wave energy.

Для достижения технического результата в волновой балластно-маятниковой электростанции, содержащей плавучий корпус, механический преобразователь энергии морских волн, включающий маятник и электрогенераторы, маятник представляет собой корпус судна с подвесным балластом, закрепленным ко дну корпуса судна через шарнир и подвес, причем в точке крепления балласта к подвесу закреплены гибкие тяги, пропущенные через направляющие в корпусе судна с возможностью их возвратно-поступательного движения, гибкие тяги соединены с установленными внутри корпуса судна электрогенераторами. Кроме того, гибкие тяги пропущены продольно через направляющие в носовой и кормовой частях корпуса судна, поперечно через направляющие в правом и левом бортах корпуса судна. Подвесной балласт выполнен обтекаемой формы, направляющие выполнены в виде блоков, а тяги в виде тросов. Пропущенные через направляющие гибкие тяги связаны с генерирующими сердечниками на дисковых постоянных магнитах, размещенных внутри статорных кольцевых индуктивных катушек длинноходовых линейных электрогенераторов.To achieve a technical result in a wave ballast-pendulum power plant containing a floating hull, a mechanical transducer of sea waves energy, including a pendulum and electric generators, the pendulum is a ship hull with suspended ballast fixed to the bottom of the hull through a hinge and suspension, and at the point of attachment of the ballast flexible rods are fixed to the suspension, passed through guides in the ship's hull with the possibility of their reciprocating motion, flexible rods are connected to utri body electric generators vessel. In addition, the flexible rods are passed longitudinally through the guides in the bow and stern of the hull, transversely through the guides in the right and left sides of the hull. The suspended ballast is streamlined, the guides are made in the form of blocks, and the traction in the form of cables. Flexible rods passed through the guides are connected with generating cores on disk permanent magnets located inside the stator ring inductive coils of long-stroke linear generators.

Упрощение конструкции волновой балластно-маятниковой электростанции не связанной с дном, таким образом, решено использованием плавучего корпуса для размещения электрогенераторов и одновременным использованием его в качестве маятника. Плавучий корпус можно транспортировать к любому месту установки, как любое мобильное плавсрсдство. Использование балласта в системе с маятниковыми колебаниями корпуса для работы электрогенераторов, обеспечивает прямое преобразование энергии волн в электрическую энергию.Simplification of the design of the wave ballast-pendulum power plant not connected to the bottom, thus, was decided by using a floating body to accommodate electric generators and its simultaneous use as a pendulum. The floating hull can be transported to any installation site, like any mobile boat. The use of ballast in a system with pendulum oscillations of the housing for the operation of electric generators provides direct conversion of wave energy into electrical energy.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фигуре изображен схематический продольный разрез волновой балластно-маятниковой электростанции.The essence of the utility model is illustrated by the drawing, where the figure shows a schematic longitudinal section of a wave ballast-pendulum power plant.

Волновая балластно-маятниковая электростанция содержит плавучий корпус 1 судна, электрогенераторы 2, установленные внутри корпуса 1, подвесной балласт 3 с точкой 7 крепления балласта 3, балласт 3 закреплен ко дну корпуса 1 в точке 6 проекции пересечения продольной и поперечной осей поворота судна при качке, через шарнир 4 и подвес 5, гибкие тяги 8, пропущенные продольно через направляющие 9 в носовой и кормовой частях корпуса 1 и огибающие барабаны 12, обеспечивающие преобразование возвратно-поступательного движения гибких тяг 8 во вращательное движение роторов электрогенераторов 2, генерирующие сердечники 10, закрепленные на тягах 8, размещенных внутри статорных кольцевых индуктивных катушек (на фиг. не обозначены) длинноходовых линейных электрогенераторов 11, установленных также внутри корпуса 1.The wave ballast and pendulum power station contains a floating hull 1 of the vessel, electric generators 2 installed inside the hull 1, a suspended ballast 3 with a mounting point 7 of the ballast 3, the ballast 3 is fixed to the bottom of the hull 1 at the point 6 of the projection of the intersection of the longitudinal and transverse axis of rotation of the vessel during rolling, through the hinge 4 and the suspension 5, flexible rods 8, passed longitudinally through the guides 9 in the bow and stern parts of the housing 1 and the envelope drums 12, providing the conversion of the reciprocating movement of the flexible rods 8 into rotational d the rotation of the rotors of the electric generators 2, generating cores 10, mounted on rods 8 placed inside the stator ring inductive coils (not shown in Fig.) long-stroke linear electric generators 11, also installed inside the housing 1.

Волновая балластно-маятниковая электростанция работает следующим образом.Wave ballast and pendulum power plant operates as follows.

Под действием морских волн плавучий корпус 1 судна совершает продольные и поперечные колебания. Подвесной балласт 3 сохраняет, как отвес, максимально заглубленное положение и при качке обеспечивает упругие продольные и поперечные механические колебания корпуса 1 подобно маятнику. В точке 7 крепления балласта 3 к подвесу 5 закреплены гибкие тяги 8. Тяги 8 пропущены продольно через направляющие 9 в носовой и кормовой частях корпуса 1 судна и поперечно (на чертеже не показано) через направляющие в правом и левом бортах через корпус 1, для осуществления внутри корпуса 1 возвратно-поступательного движения тяг 8 Направляющие элементы 9 в носовой и кормовой частях корпуса 1, а также на правом и левом бортах (на фиг. не показано), могут быть выполнены в виде блоков, а тяги 8 в виде тросов. Внутри корпуса 1 тяги 8 связанны с установленными там электрогенераторами 2 и 11. При воздействии волн, с ориентацией носовой части судна на волну, носовая часть корпуса 1 поднимается, а кормовая часть опускается, производя продольную качку. Балласт 3, обеспечивающий свое положение под действием силы тяжести, обеспечивает упругие продольные механические колебания корпуса 1 подобно маятнику. При этом изменяются расстояния носовой и кормовой частей корпуса 1 судна от точки крепления балласта 7, что компенсируется возвратно-поступательным движением продольных тяг 8 внутри корпуса судна 1. При поперечной качке осуществляется аналогичный процесс с поперечными тягами 8. Для уменьшения влияния воздействия воды, как среды нахождения массы балласта 3, на сосредоточенный балласт 3 в отличие от корпуса 1 ему придается обтекаемая форма. Пропущенные продольно и поперечно внутри корпуса гибкие тяги 8, осуществляющие возвратно-поступательное движение при качке судна, могут быть связаны с генерирующими сердечниками 10 на дисковых постоянных магнитах, размещенных внутри статорных кольцевых индуктивных катушек длинноходовых линейных электрогенераторов 11. В результате возвратно-поступательного движения сердечников 10 длинноходовые линейные электрогенераторы 11 вырабатывают электроэнергию. Таким же образом, пропущенные продольно и поперечно внутри корпуса гибкие тяги 8 в виде тросов могут быть перекинуты через барабаны 12, обеспечивающие также преобразование возвратно-поступательного движения тяг 8 во вращательное движение роторов электрогенераторов 2. В результате валы электрогенераторов 2 вращаются и вырабатывают электроэнергию. Выработанная электрическая энергия может использоваться как для нужд судна, так и передаваться по кабелю внешним потребителям.Under the action of sea waves, the floating hull 1 of the vessel performs longitudinal and transverse vibrations. The suspended ballast 3 retains, as a plumb line, the maximum recessed position and, when rolling, provides elastic longitudinal and transverse mechanical vibrations of the housing 1 like a pendulum. At the point 7 of attachment of the ballast 3 to the suspension 5, flexible rods are fixed 8. The rods 8 are passed longitudinally through the guides 9 in the fore and aft parts of the hull 1 of the vessel and transversely (not shown in the drawing) through the guides in the right and left sides through the hull 1, for inside the housing 1 of the reciprocating movement of the rods 8 Guide elements 9 in the fore and aft parts of the housing 1, as well as on the right and left sides (not shown in Fig.), can be made in the form of blocks, and the rods 8 in the form of cables. Inside the hull 1, the rods 8 are connected with the electric generators 2 and 11 installed there. When exposed to waves, with the bow of the vessel oriented toward the wave, the bow of the hull 1 rises and the stern drops, producing a longitudinal pitching. Ballast 3, providing its position under the action of gravity, provides elastic longitudinal mechanical vibrations of the housing 1 like a pendulum. This changes the distance of the bow and stern parts of the hull 1 of the vessel from the point of attachment of the ballast 7, which is compensated by the reciprocating movement of the longitudinal rods 8 inside the hull of the vessel 1. When rolling, a similar process is carried out with the transverse rods 8. To reduce the effect of water as a medium finding the mass of ballast 3, on the concentrated ballast 3 in contrast to the housing 1 it is given a streamlined shape. Flexible rods 8, which are longitudinally and transversally passed inside the hull, which reciprocate when the ship is rocking, can be connected with generating cores 10 on disk permanent magnets located inside the stator ring inductive coils of long-stroke linear generators 11. As a result of the reciprocating movement of the cores 10 long-stroke linear electric generators 11 generate electricity. In the same way, longitudinally and laterally inside the body of the flexible rods 8 in the form of cables can be thrown through the drums 12, which also transforms the reciprocating movement of the rods 8 into the rotational movement of the rotors of the electric generators 2. As a result, the shafts of the electric generators 2 rotate and generate electricity. The generated electric energy can be used both for the needs of the vessel and transmitted via cable to external consumers.

Волновая балластно-маятниковая электростанция может быть применена для обеспечения временных рыболовецких станов, брандвахт, автономных обстановочных знаков, обеспечения аварийных объектов.The wave ballast and pendulum power station can be used to provide temporary fishing camps, firewalls, autonomous situation signs, and provide emergency facilities.

Claims

1. Wave ballast and pendulum power plant, containing a floating hull, a mechanical transformer of energy of sea waves, including a pendulum and electric generators, characterized in that the pendulum is a hull with a suspended ballast fixed to the bottom of the hull through a hinge and suspension, and at the attachment point flexible drafts fixed to the suspension, passed through guides in the hull of the vessel with the possibility of their reciprocating motion, flexible rods connected to those installed inside the hull of the vessel electric generators.

2. The power plant according to claim 1, characterized in that the flexible rods are passed longitudinally through the guides in the bow and stern of the hull, transversely through the guides in the right and left sides of the hull.

3. The power plant according to claim 1, characterized in that the suspended ballast is made streamlined.

4. The power plant according to claim 1, characterized in that the guides are made in the form of blocks, and traction in the form of cables.