RU187112U1

RU187112U1 - Wave power plant Kovaleva I.S.

Info

Publication number: RU187112U1
Application number: RU2017118598U
Authority: RU
Inventors: Игорь Сергеевич Ковалёв
Original assignee: Игорь Сергеевич Ковалёв
Priority date: 2017-05-29
Filing date: 2017-05-29
Publication date: 2019-02-19

Abstract

Полезная модель относится к гидроэнергетике, в частности к волновым энергетическим установкам и может найти применение для энергоснабжения населенных пунктов и предприятий на берегах морей и озер с волнением малой и средней высоты.The utility model relates to hydropower, in particular to wave power plants and can be used for power supply of settlements and enterprises on the shores of seas and lakes with waves of small and medium altitude.

Волновая энергетическая установка содержит ротор с вертикальным поворотным валом, снабженный горизонтальными и вертикальными лопатками, для которых плоскость невозмущенной поверхности воды является плоскостью симметрии, при этом вал ротора соединен своим верхним концом с поворотным валом ветровой энергетической установки.The wave power plant comprises a rotor with a vertical rotary shaft, equipped with horizontal and vertical blades, for which the plane of the unperturbed surface of the water is a plane of symmetry, while the rotor shaft is connected at its upper end to the rotary shaft of the wind power plant.

Конструкция полезной модели позволяет одновременное преобразование энергии волн и ветра в кинетическую энергию вращающегося вала. 3 ил.

The design of the utility model allows the simultaneous conversion of wave and wind energy into the kinetic energy of a rotating shaft. 3 ill.

Description

Полезная модель относится к гидроэнергетике, в частности, к волновым энергетическим установкам, и может найти применение для энергоснабжения населенных пунктов и промышленных предприятий на берегах мелководных районов морей, озер с волнением малой и средней высоты.The utility model relates to hydropower, in particular, to wave power plants, and can be used for power supply of settlements and industrial enterprises on the shores of shallow areas of the seas, lakes with waves of small and medium altitude.

Известны многочисленные установки, использующие вертикальные подъемно-опускные перемещения поплавков (плавучих корпусов, пластин) на волне, которые через различные кинематические устройства преобразуются в механическую энергию вращающегося вала, или в энергию сжатого воздуха, или в энергию водного потока (Н.В. Вертинский, Энергия океана. М. Наука, 1986 год. стр. 65, 70, 71; патент РФ №2150021, 1999 год). Недостаток данного типа устройств заключается в том, что все они имеют собственную частоту колебаний и могут эффективно работать только в том случае, когда их собственная частота совпадает с частотой (периодом) волн. В реальности поверхностные волны являются нелинейными, нерегулярными и меняют свои характеристики (высоту, длину, скорость, частоту, направление распространения) в широком диапазоне. В результате эффективность использования данных устройств низка.Numerous installations are known that use vertical lifting and lowering movements of floats (floating bodies, plates) on the wave, which, through various kinematic devices, are converted into mechanical energy of a rotating shaft, or into the energy of compressed air, or into the energy of a water stream (N.V. Vertinsky, Ocean Energy, M. Science, 1986, pp. 65, 70, 71; RF patent No. 2150021, 1999). The disadvantage of this type of device is that they all have their own oscillation frequency and can only work effectively when their own frequency coincides with the frequency (period) of the waves. In reality, surface waves are nonlinear, irregular and change their characteristics (height, length, speed, frequency, direction of propagation) over a wide range. As a result, the efficiency of using these devices is low.

Известна, принятая в качестве прототипа, установка по патенту РФ №2403434, опублик.10.11.2010 г. в Бюлл. №31, содержащая ротор с вертикальным поворотным валом, снабженный вертикальными и горизонтальными лопатками, для которых плоскость невозмущенной поверхности воды является плоскостью симметрии, при этом ротор кинематически связан с электрогенератором. Установка, принятая в качестве прототипа, воспринимает энергию волн в широком диапазоне изменения характеристик волн, но не способна воспринимать одновременно энергию волн и ветра, порождающего волны, что снижает ее эффективность.Known, adopted as a prototype, the installation according to the patent of the Russian Federation No. 2403434, published 10.11.2010 in Bull. No. 31, containing a rotor with a vertical rotary shaft, equipped with vertical and horizontal blades, for which the plane of the unperturbed surface of the water is a plane of symmetry, while the rotor is kinematically connected with an electric generator. The installation, adopted as a prototype, perceives the energy of waves in a wide range of wave characteristics, but is not able to perceive at the same time the energy of the waves and the wind that generates the wave, which reduces its effectiveness.

Техническим результатом предложенной полезной модели является повышение эффективности работы волновой энергетической установки путем увеличения количества энергии, преобразуемой установкой в механическую энергию вращающегося вала, за счет восприятия установкой кинетической энергии волны и кинетической энергии ветра одновременно.The technical result of the proposed utility model is to increase the efficiency of the wave power plant by increasing the amount of energy converted by the machine into the mechanical energy of the rotating shaft, due to the installation of the kinetic energy of the wave and the kinetic energy of the wind at the same time.

Технический результат достигается в волновой энергетической установке, содержащей ротор с вертикальным поворотным валом, снабженный вертикальными и горизонтальными лопатками, для которых плоскость невозмущенной поверхности воды является плоскостью симметрии, при этом вал ротора кинематически связан с электрическим генератором, согласно изобретению, вертикальный поворотный вал ротора соединен своим верхним концом с поворотным валом ветровой энергетической установки.The technical result is achieved in a wave power plant containing a rotor with a vertical rotary shaft, equipped with vertical and horizontal blades, for which the plane of the unperturbed surface of the water is a plane of symmetry, while the rotor shaft is kinematically connected to an electric generator, according to the invention, the vertical rotary rotor shaft is connected by the upper end of the rotary shaft of the wind power plant.

Предложенная полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена волновая энергетическая установка при ее размещении на дне вблизи береговой линии, на фиг. 2 представлен вид по стрелке А фиг. 1 и на фиг. 3 - разрез Б-Б по фиг. 2.The proposed utility model is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a wave power plant when it is placed on the bottom near the coastline, FIG. 2 is a view along arrow A of FIG. 1 and in FIG. 3 is a section BB of FIG. 2.

Установка состоит из корпуса 1 с вертикальным валом 2 ротора 3, который снабжен горизонтальными лопатками 4 и вертикальными лопатками 5. Лопатки 4 и 5 размещены в плоскости невозмущенной поверхности воды, которая является для них плоскостью симметрии. Вертикальный вал 2 соединен с вертикальным поворотным валом 6 ветровой энергетической установки, снабженной вертикальными лопатками 7. Вал 2 соединен с размещенным в корпусе 1 (фиг. 1) электрогенератором (на чертежах не показан). Корпус 1 установки снабжен колесами 9 (или полозьями).The installation consists of a housing 1 with a vertical shaft 2 of the rotor 3, which is equipped with horizontal blades 4 and vertical blades 5. The blades 4 and 5 are placed in the plane of the unperturbed surface of the water, which is a plane of symmetry for them. The vertical shaft 2 is connected to a vertical rotary shaft 6 of a wind power plant equipped with vertical blades 7. The shaft 2 is connected to an electric generator (not shown) in the housing 1 (Fig. 1). The housing 1 of the installation is equipped with wheels 9 (or runners).

Предложенная установка работает следующим образом. При контакте волны с ротором 3 происходит поперечное обтекание водой горизонтальных 4 и вертикальных 5 лопаток с возникновением на их поверхности сил, приводящих во вращение ротор 3 и его поворотный вал 2. При выполнении лопаток 4 и 5 с закругленной передней кромкой и заостренной задней кромкой (фиг. 1 и 2) ротор 3 всегда вращается в направлении от заостренной кромки лопаток 4 и 5 к их закругленной кромке.The proposed installation works as follows. When the wave contacts the rotor 3, transverse water flows around the horizontal 4 and vertical 5 vanes with the occurrence of forces on their surface that rotate the rotor 3 and its rotary shaft 2. When the vanes 4 and 5 are made with a rounded leading edge and a pointed trailing edge (Fig. . 1 and 2) the rotor 3 always rotates in the direction from the pointed edge of the blades 4 and 5 to their rounded edge.

В объеме волны движение частиц воды происходит по замкнутым траекториям, в которых можно выделить четыре характерных участка:In the wave volume, the movement of water particles occurs along closed paths in which four characteristic sections can be distinguished:

- горизонтальное поступательное течение вблизи гребня волны,- horizontal translational flow near the crest of the wave,

- горизонтальное возвратное течение вблизи подошвы волны,- horizontal return flow near the bottom of the wave,

- вертикальное опускное течение в передней части волны,- vertical downward flow in front of the wave,

- вертикальное подъемное течение в задней части волны.- vertical upward flow at the rear of the wave.

Размещение лопаток 4 и 5 симметрично плоскости уровня невозмущенной воды позволяетThe placement of the blades 4 and 5 symmetrically to the level plane of the undisturbed water allows

- вертикальным лопаткам 5 воспринимать кинетическую энергию поступательного горизонтального течения у гребня волны и возвратного горизонтального течения у подошвы волны,- vertical blades 5 to perceive the kinetic energy of the translational horizontal flow at the crest of the wave and the return horizontal flow at the sole of the wave,

- горизонтальным лопаткам 4 воспринимать кинетическую энергию частиц воды вертикального опускного течения в передней части волны и вертикального подъемного течения в задней части волны.- horizontal blades 4 to perceive the kinetic energy of the water particles of the vertical lowering current in the front of the wave and the vertical lifting current in the rear of the wave.

В результате на любом участке траектории движения частиц воды в объеме волны реализуется предача кинетической энергии волны лопаткам 4 и 5 ротора 3 и вращение поворотного вала 2, которое передается валу размещенного в корпусе 1 электродвигателя. Ротор 3, обладая свойствами маховика, сохраняет свое вращение после окончания контакта с волной до прихода следующей волны. В итоге вращение ротора 3 происходит однонаправлено и непрерывно.As a result, in any part of the trajectory of movement of water particles in the wave volume, the kinetic energy of the wave is transmitted to the blades 4 and 5 of the rotor 3 and the rotation of the rotary shaft 2, which is transmitted to the shaft of the electric motor located in the housing 1. Rotor 3, possessing the properties of a flywheel, retains its rotation after the end of contact with the wave until the arrival of the next wave. As a result, the rotation of the rotor 3 is unidirectional and continuous.

Установка по фиг. 1, имеющая корпус 1 с колесами (или полозьями) 9, может перемещаться с помощью троса и лебедки (механической или электрической) на большую или меньшую глубину при колебаниях уровня воды (из-за действия ветра или прилива-отлива) для сохранения симметричного расположения плоскости невозмущенной поверхности воды относительно лопаток 4 и 5 для получения устойчивого вращения вала 2 ротора 3 при высоте волн, начиная от 5 см.The installation of FIG. 1, having a housing 1 with wheels (or runners) 9, can be moved with a cable and a winch (mechanical or electric) to a greater or lesser depth during fluctuations in water level (due to the action of wind or tide) to maintain a symmetrical plane location unperturbed surface of the water relative to the blades 4 and 5 to obtain a stable rotation of the shaft 2 of the rotor 3 at a wave height of 5 cm

Ветер и волны неразрывны друг с другом - при наличии ветра всегда появляется волна, концентрирующая его энергию. Поэтому соединение верхнего конца вала 2 ротора 3 с поворотным валом 6 ветровой энергетической установки с вертикальными лопатками 7 позволяет получить добавочное количество энергии ветра и передать его электрогенератору.Wind and waves are inextricable with each other - in the presence of wind, a wave always appears, concentrating its energy. Therefore, the connection of the upper end of the shaft 2 of the rotor 3 with the rotary shaft 6 of the wind power plant with vertical blades 7 allows you to get an additional amount of wind energy and transmit it to the generator.

Одновременное использование энергии волны и ветра существенно увеличивает эффективность предложенной волновой энергетической установки в сравнении с известными.The simultaneous use of wave and wind energy significantly increases the efficiency of the proposed wave power plant in comparison with the known ones.

Claims

A wave power plant comprising a rotor with a vertical rotary shaft, equipped with vertical and horizontal blades, for which the plane of the unperturbed surface of the water is a plane of symmetry, while the rotor shaft is kinematically connected with an electric generator, characterized in that the vertical rotor shaft of the rotor is connected with its upper end to rotary shaft of the rotor of a wind power plant.