RU2020264C1 - Wave power hydroelectric station - Google Patents

Wave power hydroelectric station Download PDF

Info

Publication number
RU2020264C1
RU2020264C1 SU884495676A SU4495676A RU2020264C1 RU 2020264 C1 RU2020264 C1 RU 2020264C1 SU 884495676 A SU884495676 A SU 884495676A SU 4495676 A SU4495676 A SU 4495676A RU 2020264 C1 RU2020264 C1 RU 2020264C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wave
pontoon
springs
flexible
electric generators
Prior art date
Application number
SU884495676A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Георгиевич Судиловский
Original Assignee
Анатолий Георгиевич Судиловский
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Анатолий Георгиевич Судиловский filed Critical Анатолий Георгиевич Судиловский
Priority to SU884495676A priority Critical patent/RU2020264C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2020264C1 publication Critical patent/RU2020264C1/en

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Landscapes

  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Abstract

FIELD: hydraulic power engineering. SUBSTANCE: wave-power hydroelectric station has wave energy converter made in form of two electric generators with drive pulleys and flexible coupling embracing them. Flexible coupling is anchored in succession and is provided with tensioner. Hydroelectric station is provided by at least two additional wave energy converters and supports secured on the bottom. By at least two electric generators of converters are secured to supports under level of water. Tensioners are made in form of springs and winches. Springs are included in each flexible coupling between anchor and electric generators. Winches are evenly located over the perimeter of pontoon and are connected with upper ends of flexible couplings. EFFECT: enhanced efficiency. 3 dwg

Description

Изобретение относится к гидроэнергетике, а именно к гидроэлектростанциям, использующим энергию волн, возникающих на поверхности морей, океанов и других крупных водохранилищ естественного или искусственного происхождения. The invention relates to hydropower, and in particular to hydropower plants using the energy of waves that occur on the surface of the seas, oceans and other large reservoirs of natural or artificial origin.

Известные волновые гидроэлектростанции, в которых преобразователем энергии волн является электрогенератор. Known wave hydroelectric power stations in which the generator of wave energy is an electric generator.

Волновая гидроэлектростанция содержит полый поплавок с трубчатой частью в середине, пропускающей трос, прикрепленный нижним концом к якорю, а верхним концом через направляющий блок и рычаг к пружине растяжения, которая прикреплена к дну поплавка. При вертикальных перемещениях поплавка на волнении происходит растяжение и сжатие пружины, вызывающее качание рычага, который посредством шатуна приводит во вращение маховик, соединенный гибкой связью с электрогенератором, расположенным как и все указанные части поплавка (патент СССР N 8715, кл. F 03 B 13/18, 1927). A wave hydroelectric power station contains a hollow float with a tubular part in the middle passing a cable attached with its lower end to the anchor, and its upper end through a guide block and lever to a tension spring, which is attached to the bottom of the float. When the float moves vertically during a wave, the spring stretches and compresses, causing the lever to swing, which, via a connecting rod, rotates the flywheel, which is connected by a flexible connection to an electric generator located like all of the indicated parts of the float (USSR patent N 8715, class F 03 B 13 / 18, 1927).

Мощность волновой гидроэлектростанции ограничена максимальной мощностью электрогенератора. Низкая надежность в работе обусловлена наличием только одного электрогенератора, а также интенсивным абразивным износом троса в зоне контакта с трубчатой частью. The power of a wave hydroelectric power station is limited by the maximum power of an electric generator. Low reliability in operation is due to the presence of only one electric generator, as well as intense abrasive wear of the cable in the contact zone with the tubular part.

Указанные недостатки частично устранены в волновой энергетической установке, содержащей понтон удлиненной формы с торцовыми стабилизаторами и размещенные на нем два электрогенератора с приводами, включающими силовые горизонтальные валы с храповиками, редукторами, маховиками и шкивами и охватывающую последние гибкую связь, на концах которой закреплены якорь и груз, причем шкивы приводов расположены по бортам понтона, а гибкая связь проходит посредине понтона перпендикулярно его продольной оси. Для усиления бортовой качки на понтоне ближе к одному из бортов установлен парус в виде жалюзи с поворотными пластинами и механизм поворота пластин. Электрогенераторы с приводами и парус расположены на поверхности понтона (авт. св. СССР N 1460394, кл. F 03 B 13/12, 1987). These shortcomings were partially eliminated in a wave power plant containing an elongated pontoon with end stabilizers and two electric generators placed on it with drives including horizontal power shafts with ratchets, gearboxes, flywheels and pulleys and covering the latter flexible coupling, at the ends of which an anchor and a load are fixed moreover, the drive pulleys are located on the sides of the pontoon, and a flexible connection runs in the middle of the pontoon perpendicular to its longitudinal axis. To strengthen the pitching on the pontoon, a sail in the form of blinds with rotary plates and a mechanism for turning the plates are installed closer to one of the sides. Electric generators with drives and a sail are located on the surface of the pontoon (ed. St. USSR N 1460394, class F 03 B 13/12, 1987).

При бортовой качке понтона на волнении гибкая связь с грузом, охватывающая шкивы приводов, за счет сил трения приводит во вращение электрогенераторы. Мощность волновой гидроэлектростанции ограничена суммарной максимальной мощностью двух электрогенераторов. Недостаточная надежность в работе обусловлена наличием только двух электрогенераторов. When the pontoon rolls onboard during a wave, the flexible connection with the load, covering the drive pulleys, causes the electric generators to rotate due to the friction forces. The power of a wave hydroelectric power station is limited by the total maximum power of two power generators. Lack of reliability due to the presence of only two power generators.

Целью изобретения является увеличение мощности и повышение надежности в работе волновой гидроэлектростанции. The aim of the invention is to increase power and increase reliability in the operation of a wave hydroelectric power station.

Указанная цель достигается тем, что известная волновая гидроэлектростанция, содержащая понтон и преобразователь энергии волн, выполненный в виде двух электрогенераторов с приводными шкивами и охватывающей их последовательно заякоренной одним концом гибкой связи с устройством натяжения, снабжена по меньшей мере двумя дополнительными преобразователями энергии волн и закрепленными на дне опорами, при этом электрогенераторы преобразователей по меньшей мере по два прикреплены к опорам под уровнем воды, устройства натяжения выполнены в виде пружин и лебедок, пружины включены в каждую гибкую связь между якорем и электрогенераторами, а лебедки равномерно расположены по периметру понтона и связаны с верхними концами гибких связей. This goal is achieved by the fact that the known wave hydroelectric power station, comprising a pontoon and a wave energy converter, made in the form of two electric generators with drive pulleys and enveloping them sequentially anchored at one end by a flexible connection with a tension device, is equipped with at least two additional wave energy converters and mounted on the bottom of the supports, while the electric generators of the converters are at least two attached to the supports below the water level, the tension devices are made in ide springs and winches, springs included in each flexible connection between armature and electrical generators, winches and evenly spaced around the perimeter of the pontoon and the upper ends are connected with flexible links.

Закрепление на дне по меньшей мере трех опор позволяет увеличить мощность волновой гидроэлектростанции. Anchoring at the bottom of at least three supports makes it possible to increase the power of a wave hydroelectric power station.

Крепление на каждой опоре по меньшей мере по два электрогенератора дает возможность повысить надежность в работе волновой гидроэлектростанции и увеличить ее мощность. Mounting on each support at least two power generators makes it possible to increase the reliability of the wave hydroelectric power station and increase its power.

Включение пружины в каждую гибкую связь между якорем и электрогенераторами обеспечивает преобразование возвратно-поступательного перемещения гибких связей во вращательное движение роторов электрогенераторов. The inclusion of a spring in each flexible connection between the armature and the electric generators provides the conversion of the reciprocating movement of the flexible connections into the rotational movement of the rotors of the electric generators.

Крепление по меньшей мере трех гибких связей с якорями к понтону с помощью установленных на нем и равномерно расположенных по периметру лебедок позволяет стабилизировать нагрузку волновой гидроэлектростанции при изменении силы волнения. The fastening of at least three flexible connections with anchors to the pontoon with the help of winches installed on it and evenly spaced around the perimeter allows stabilizing the load of the wave hydroelectric power station when the wave strength changes.

Такое выполнение волновой гидроэлектростанции дает возможность применить в качестве понтона корпус любого списанного судна и полностью использовать его подъемную силу независимо от величины. This embodiment of the wave hydroelectric power station makes it possible to use the hull of any decommissioned vessel as a pontoon and make full use of its lifting force, regardless of size.

На фиг. 1 изображен общий вид волновой гидроэлектростанции в исходном положении, в плане; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - вид Б на фиг.2. In FIG. 1 shows a general view of a wave hydroelectric power station in a starting position, in a plan; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 is a view of B in figure 2.

Волновая гидроэлектростанция содержит понтон 1 и преобразователи энергии волн, включающие гибкие связи 2 с якорями 3 и лебедками 4, пружины 5, электрогенераторы 6 с приводными шкивами 7 и опоры 8. A wave hydroelectric power station contains a pontoon 1 and wave energy converters, including flexible connections 2 with anchors 3 and winches 4, springs 5, power generators 6 with drive pulleys 7 and supports 8.

Понтон выполнен в виде плавучей платформы произвольной, например круглой, формы в плане. На понтоне равномерно по периметру установлены лебедки 4, к которым верхним концом крепятся гибкие связи 2. Лебедки служат для предварительного частичного растяжения пружин перед включением гидроэлектростанции в работу и регулирования длины гибких связей при изменении силы волнения, что позволяет стабилизировать нагрузку волновой гидроэлектростанции. The pontoon is made in the form of a floating platform of arbitrary, for example round, shape in plan. Winches 4 are mounted on the pontoon evenly around the perimeter, to which flexible connections 2 are attached. The winches serve for preliminary partial stretching of the springs before switching on the hydroelectric power station and adjusting the length of the flexible links when the wave strength changes, which allows stabilizing the load of the wave hydroelectric station.

Гибкие связи 2, прикрепленные к дну моря якорями 3, предназначены для фиксации понтона в горизонтальной и вертикальной плоскостях и создания крутящих моментов на приводных шкивах 7 при перемещении понтона 1 на волнении. Каждая заякоренная гибкая связь охватывает последовательно шкивы по меньшей мере двух электрогенераторов. Flexible ties 2, attached to the bottom of the sea with anchors 3, are designed to fix the pontoon in horizontal and vertical planes and create torques on the drive pulleys 7 when moving the pontoon 1 on a wave. Each anchored flexible link sequentially covers the pulleys of at least two power generators.

Пружины 5 служат для возможности возвратно-поступательного перемещения частей гибких связей 2, заключенных между понтоном и якорями 3 при вынужденных колебаниях понтона 1. The springs 5 serve for the possibility of reciprocating movement of the parts of the flexible connections 2 concluded between the pontoon and the anchors 3 during forced vibrations of the pontoon 1.

Электрогенераторы 6 предназначены для производства электроэнергии путем синхронной работы в общую сеть волновой гидроэлектростанции и крепятся по меньшей мере по два к каждой опоре 8 друг за другом и один выше другого. Electric generators 6 are intended for the production of electricity by synchronous operation in a common network of wave hydroelectric power stations and are attached at least two to each support 8 one after another and one above the other.

Шкивы 7 предназначены для преобразования возвратно-поступательного перемещения охватывающих их несколькими витками гибких связей 2 во вращательное движение и передачи его валам электрогенераторов 6, на свободных концах которых шкивы неподвижно закреплены. Преобразование одной формы движения в другую происходит за счет сил трения, возникающих между витками гибких связей 2 и рабочей поверхностью шкивов 7 при перемещении понтона. The pulleys 7 are designed to convert the reciprocating movement of several flexible coils 2 covering them into rotational motion and transmit it to the shafts of the electric generators 6, at the free ends of which the pulleys are fixedly mounted. The conversion of one form of motion to another occurs due to friction forces arising between the coils of flexible connections 2 and the working surface of the pulleys 7 when moving the pontoon.

Опоры 8 служат для неподвижной установки на дне по меньшей мере двух электрогенераторов 6 с приводными шкивами 7, приводимыми во вращение охватывающей их последовательно одной гибкой связью так, чтобы они всегда находились выше пружин 5. Supports 8 are used for stationary installation on the bottom of at least two electric generators 6 with drive pulleys 7, driven into rotation by sequentially covering them with one flexible coupling so that they are always above the springs 5.

Гидроэлектростанция работает следующим образом. Hydroelectric power works as follows.

В исходном положении (при спокойном состоянии моря) понтон 1, плавающий на поверхности воды, фиксируется в горизонтальной и вертикальной плоскостях гибкими связями 2 с якорями 3 и пружинами 5. Гибкие связи, охватывающие несколькими витками приводимые ими шкивы 7, с помощью лебедок 4 находятся в натянутом состоянии с усилием, обеспечивающим пребывание пружин 5 полурастянутыми. In the initial position (with a calm state of the sea), the pontoon 1, floating on the surface of the water, is fixed in horizontal and vertical planes by flexible connections 2 with anchors 3 and springs 5. Flexible connections covering several pulleys 7 brought by them, using winches 4 are in tensioned state with an effort to ensure that the springs 5 are half-stretched.

При подходе волны понтон 1 благодаря своей подъемной силе начинает подниматься на ее гребень и создает дополнительные усилия растяжения в гибких связях 2, нижние концы которых до якорей 3 прикреплены к пружинам и могут перемещаться благодаря растяжению последних. Возникающие дополнительные усилия затрачиваются на вращение валов электрогенераторов 6, которые через шкивы 7 связаны с гибкими связями, и на увеличение потенциальной энергии пружин 5 путем их дальнейшего растяжения. Под действием этих дополнительных усилий нижние концы гибких связей 2 начинают перемещаться в крайнее верхнее положение, вращая валы электрогенераторов по часовой стрелке и растягивая пружины (рабочий ход). When the wave approaches, the pontoon 1, due to its lifting force, begins to rise on its crest and creates additional tensile forces in flexible ties 2, the lower ends of which are anchored to the springs up to the anchors 3 and can be moved due to the stretching of the latter. Emerging additional efforts are expended on the rotation of the shafts of the electric generators 6, which are connected through the pulleys 7 with flexible connections, and to increase the potential energy of the springs 5 by further stretching them. Under the action of these additional forces, the lower ends of the flexible connections 2 begin to move to their highest position, rotating the shafts of the electric generators clockwise and stretching the springs (working stroke).

Фактически описанный рабочий ход гибкой связи начинается, когда понтон находится у подошвы волны (во впадине между волнами) и начинает подниматься на ее гребень. В этот момент нижние концы гибких связей 2 занимают крайнее нижнее положение, а пружины 5 - сжаты. После прохождения гребня волны понтон 1 начинает опускаться к ее подошве и в гибких связях под действием полностью растянутых пружин возникают дополнительные усилия сжатия, которые с помощью сил трения передаются на рабочую поверхность приводных шкивов 7 и создают крутящий момент, направленный в противоположную сторону. Пружины сжимаются, нижние концы гибких связей 2 перемещаются в крайнее нижнее положение, а валы электрогенераторов 6 начинают вращаться против часовой стрелки (обратный ход), преобразуя потенциальную энергию пружин 5. При этом линейное перемещение любой точки на гибких связях равно разности между длиной пружин в полностью растянутом и спокойном состоянии. In fact, the described flexible coupling working stroke begins when the pontoon is at the bottom of the wave (in the cavity between the waves) and begins to climb its crest. At this moment, the lower ends of the flexible links 2 occupy the lowest position, and the springs 5 are compressed. After passing the crest of the wave, the pontoon 1 begins to sink to its sole and in flexible connections under the action of fully extended springs additional compression forces arise, which are transmitted by friction forces to the working surface of the drive pulleys 7 and create a torque directed in the opposite direction. The springs are compressed, the lower ends of the flexible couplings 2 are moved to the lowest position, and the shafts of the electric generators 6 begin to rotate counterclockwise (reverse), converting the potential energy of the springs 5. In this case, the linear movement of any point on the flexible couplings is equal to the difference between the length of the springs in full stretched and calm condition.

При подходе следующей волны понтон 1 из впадины между волнами начинает подниматься на ее гребень до достижения исходного положения, растягивая пружины 5, перемещая вверх нижние концы гибких связей и вращая валы электрогенераторов по часовой стрелке. When the next wave approaches, the pontoon 1 from the cavity between the waves begins to rise to its crest until it reaches its initial position, stretching the springs 5, moving up the lower ends of the flexible links and rotating the shafts of the generators clockwise.

Далее описанный цикл повторяется непрерывно. Further, the described cycle is repeated continuously.

При увеличении силы волнения (высоты волн) выше расчетной гибкие связи 2 начинают сматываться с барабанов лебедок 4, пока дополнительные усилия растяжения в них при рабочем ходе их нижних концов не уменьшатся. В процессе возвращения силы волнения к норме происходит наматывание гибких связей на барабаны лебедок, длина их уменьшается, а дополнительные усилия растяжения в них при рабочем ходе увеличиваются. В обоих случаях отбор мощности остается постоянным независимо от степени превышения фактической силы волнения над расчетной и скорости ее изменения. With an increase in the wave force (wave height) above the calculated value, flexible links 2 begin to wind up from the drums of the winches 4, until the additional tensile forces in them during the working stroke of their lower ends decrease. In the process of returning the excitement force to normal, flexible connections are wound on the winch drums, their length decreases, and the additional tensile forces in them increase during the working stroke. In both cases, the power take-off remains constant regardless of the degree to which the actual wave strength exceeds the calculated one and the rate of change.

Закрепление на дне по меньшей мере трех опор позволяет увеличить мощность волновой гидроэлектростанции. Крепление на каждой опоре под уровнем воды по меньшей мере по два электрогенератора дает возможность повысить надежность в работе волновой гидроэлектростанции и увеличить ее мощность. Крепление по меньшей мере трех гибких связей с якорями к понтону с помощью установленных на нем и равномерно расположенных по периметру лебедок позволяет стабилизировать нагрузку волновой гидроэлектростанции при изменении силы волнения. Anchoring at the bottom of at least three supports makes it possible to increase the power of a wave hydroelectric power station. At least two power generators mounted on each support below the water level make it possible to increase the reliability of the wave hydroelectric power station and increase its power. The fastening of at least three flexible connections with anchors to the pontoon with the help of winches installed on it and evenly spaced around the perimeter allows stabilizing the load of the wave hydroelectric power station when the wave strength changes.

Выполнение волновой гидроэлектростанции дает возможность применить в качестве понтона корпус любого списанного судна и полностью использовать его подъемную силу независимо от величины. The implementation of a wave hydroelectric power station makes it possible to use the hull of any decommissioned vessel as a pontoon and make full use of its lifting force, regardless of size.

Claims (1)

Волновая гидроэлектростанция, содержащая понтон и преобразователь энергии волн, выполненный в виде двух электрогенераторов с приводными шкивами и охватывающей их последовательно заякоренной одним концом гибкой связи с устройством натяжения, отличающаяся тем, что, с целью увеличения мощности и повышения надежности в работе гидроэлектростанции, она снабжена по меньшей мере двумя дополнительными преобразователями энергии волн и закрепленными на дне опорами, при этом электрогенераторы преобразователей, по меньшей мере по два, прикреплены к опорам под уровнем воды, устройства натяжения выполнены в виде пружин и лебедок, пружины включены в каждую гибкую связь между якорем и электрогенераторами, а лебедки равномерно расположены по периметру понтона и связаны с верхними концами гибких связей. A wave hydroelectric power station containing a pontoon and a wave energy converter, made in the form of two electric generators with drive pulleys and enveloping them sequentially anchored at one end with a flexible coupling with a tension device, characterized in that, in order to increase power and increase reliability in the operation of a hydroelectric power station, it is equipped with at least two additional converters of wave energy and fixed on the bottom of the supports, while the generators of the converters, at least two, attached They are connected to supports under the water level, the tension devices are made in the form of springs and winches, springs are included in each flexible connection between the anchor and electric generators, and the winches are evenly located along the perimeter of the pontoon and are connected with the upper ends of the flexible connections.
SU884495676A 1988-08-29 1988-08-29 Wave power hydroelectric station RU2020264C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU884495676A RU2020264C1 (en) 1988-08-29 1988-08-29 Wave power hydroelectric station

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU884495676A RU2020264C1 (en) 1988-08-29 1988-08-29 Wave power hydroelectric station

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2020264C1 true RU2020264C1 (en) 1994-09-30

Family

ID=21404848

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU884495676A RU2020264C1 (en) 1988-08-29 1988-08-29 Wave power hydroelectric station

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2020264C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6914345B2 (en) 2002-07-16 2005-07-05 Rolls-Royce Plc Power generation

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР N 1460394, кл. F 03B 13/12, 1987. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6914345B2 (en) 2002-07-16 2005-07-05 Rolls-Royce Plc Power generation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4208877A (en) Device for extracting energy from waves
US10989163B2 (en) Device for conversion of wave energy into electrical energy and the process for its deployment at the exploitation location
CA2685163C (en) Device for wave-powered generator
US4242593A (en) Device for converting sea wave energy into electrical energy
US4228360A (en) Wave motion apparatus
US5359229A (en) Apparatus for converting wave motion into electrical energy
AU2007357692B2 (en) System and method for conversion of wave energy into electrical energy
EP2373882B1 (en) A wave power plant
US20060208494A1 (en) Wave powered electric generating device
JP2014506659A (en) Wave power generator
CA2683472A1 (en) A device for a winch-operated wave-power plant
AU2009211156A1 (en) Wave energy conversion apparatus
CN103109080A (en) Intelligent control wave energy power generating system
CA2666259A1 (en) Wave energy converter
CN102979661A (en) Energy collection unit and ratchet wheel and a wave force engine
JP2004515711A (en) Power generation system from ocean waves
WO2009034402A1 (en) System for conversion of wave energy into electrical energy
EP3538756B1 (en) Submerged heaving wave energy converter
RU2020264C1 (en) Wave power hydroelectric station
EP0767875A1 (en) Marine energy generator ii based on the lever principle
KR20100068600A (en) Generating system using the wave of sea
KR101492901B1 (en) Power generating equipment using wave forces
GB2261262A (en) Wave-powered device
US20190285045A1 (en) Separated-Wave Powered Electricity Gennerator
CA1079611A (en) Wave floating island dynamos