RU2347939C2

RU2347939C2 - Universal sea power generation plant

Info

Publication number: RU2347939C2
Application number: RU2007115368/06A
Authority: RU
Inventors: Олег Николаевич Гаршин (RU); Олег Николаевич Гаршин
Original assignee: Олег Николаевич Гаршин
Priority date: 2007-04-23
Filing date: 2007-04-23
Publication date: 2009-02-27
Also published as: RU2007115368A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: proposed power generation plant exploits the power of sea wave and tides. The plant comprises a hollow cylindrical housing with its bottom open. It communicates with seawater and is anchored to sea bottom. The said housing features a narrowing forming a smaller cylinder. The casing is attached to the aforesaid cylinder. The aforesaid casing houses an impeller driven by air sucked in/out from the housing inner space via air ducts formed by the aforesaid casing and non-return valves mounted inside the upper small cylinder, the air force being directly dependent upon the water level caused by the running wave.

EFFECT: simple low-cost high-efficiency power generation unit to be mounted at whatever sea- or-ocean coast line.

4 cl, 22 dwg

Description

Изобретение относится к области гидроэнергетики, в частности к использованию энергии морской волны и энергии прилива.The invention relates to the field of hydropower, in particular to the use of sea wave energy and tidal energy.

Известна "Волновая энергетическая установка" (Патент RU 2010995 С1, 5 F03B 13/12, опубл. 15.04.1994), содержащая плавучий частично заполненный рабочей жидкостью корпус с выпуклой поверхностью днища, разделенный посредством пустотелой вертикальной перегородки на две сообщенные между собой в нижней части камеры сжатия с всасывающими клапанами, и воздухосборник потребителя, подключенный к камерам сжатия при помощи обратных клапанов, нижняя поверхность перегородки выполнена криволинейной обтекаемой формы, воздухосборник образован всей ее внутренней полостью, а конфигурация днища корпуса имеет форму двух сопряженных цилиндрических поверхностей с различными радиусами кривизны, с большим у поверхности, расположенной со стороны моря, при этом потребитель выполнен в виде турбогенератора и установлен на воздухосборнике.The well-known "Wave power plant" (Patent RU 2010995 C1, 5 F03B 13/12, publ. 04/15/1994) containing a floating body partially filled with a working fluid with a convex bottom surface, divided by a hollow vertical partition into two communicated at the bottom compression chambers with suction valves, and a consumer air collector connected to compression chambers using check valves, the lower surface of the partition is made in a curved streamlined shape, the air collector is formed over its entire internal floor a, and the configuration of the bottom of the body has the form of two mating cylindrical surfaces with different radii of curvature, with a large surface located on the sea side, while the consumer is made in the form of a turbogenerator and mounted on the air collector.

Известна "Волновая пневмоэнергетическая установка" (Патент RU 2010996 С1, 5 F03B 13/12, опубл. 15.04.1994), содержащая плавучий корпус, выполненный в виде двух цилиндрических поплавков, камер сжатия со всасывающими клапанами, частично заполненными рабочей жидкостью и соединенными между собой водяным трубопроводом, и воздухосборник с турбогенератором, подключенный к камерам посредством воздушных трубопроводов с обратными клапанами, камеры сжатия выполнены внутри цилиндрических поплавков, обратные клапаны установлены на концах трубопроводов со стороны воздухосборника, а турбогенератор установлен на последнем.The well-known "Wave pneumatic energy installation" (Patent RU 2010996 C1, 5 F03B 13/12, publ. 04/15/1994), containing a floating housing made in the form of two cylindrical floats, compression chambers with suction valves, partially filled with a working fluid and interconnected a water pipeline, and an air collector with a turbogenerator connected to the chambers by means of air pipelines with check valves, compression chambers are made inside cylindrical floats, check valves are installed at the ends of pipelines from the sides s air intake, and the turbogenerator is installed on the latter.

Недостатком известных технических решений является то, что обе системы являются поплавковыми и затапливаемыми при штормовой погоде. Т.к. все поплавковые системы совершают колебательные движения под действием волн, то возникает необходимость дополнительной защиты электрического кабеля от повреждений о грунт, растягивающих и изгибающих нагрузок. Кроме того, данные поплавковые устройства необходимо время от времени ориентировать по фронту волны путем регулировки длины якорных креплений. При приближении шторма данные устройства необходимо затапливать, т.к. в противном случае во время шторма они могут быть сорваны с якорей. После окончания шторма эти устройства необходимо поднимать с грунта путем продувки сжатым воздухом поплавков. Учитывая вышеизложенное, для данных устройств необходимо иметь дополнительное оборудование для регулировки якорных креплений, устройств открытия и закрытия клапанов затопления, устройств продувки воздухом поплавков, системы контроля и поддержания рабочего уровня жидкости в поплавках. Т.к. время от времени устройства затапливаются, то требуется дополнительная защита генераторов от попадания внутрь воды. Так, согласно изобретению по патенту RU 2010995 предполагается покрывать поверхность рабочей жидкости минеральным маслом, отсюда следует, что при затоплении устройства часть масла, а возможно и все масло, будет вытекать из затопленного поплавка и загрязнять поверхность моря. Таким образом, получается, что надежность предложенных технических решений весьма низкая. Из-за наличия дополнительного оборудования необходима дополнительная защита генератора, кабелей и шлангов, а вариант с минеральным маслом экологически вреден. Кроме того, особенности конструкций этих электростанций не позволяют делать их большими. Следовательно, количество и давление воздуха, идущего на воздушные турбины, невелико, сами воздушные турбины являются турбинами осевого типа с невысоким кпд, из чего следует, что и мощность, вырабатываемая такими станциями, будет небольшая.A disadvantage of the known technical solutions is that both systems are float and flooded in stormy weather. Because Since all float systems oscillate under the influence of waves, it becomes necessary to protect the electric cable from damage to the ground, tensile and bending loads. In addition, these float devices need to be oriented along the wave front from time to time by adjusting the length of the anchor fasteners. When a storm approaches, these devices must be flooded, because otherwise, during a storm, they may be torn off the anchors. After the storm, these devices must be lifted from the ground by blowing floats with compressed air. Given the above, for these devices it is necessary to have additional equipment for adjusting anchor fasteners, opening and closing devices for flooding valves, air purge devices for floats, a system for monitoring and maintaining the working level of liquid in floats. Because Since the devices are flooded from time to time, additional protection of the generators against ingress of water is required. So, according to the invention according to the patent RU 2010995, it is supposed to cover the surface of the working fluid with mineral oil, it follows that when the device is flooded, part of the oil, and possibly all the oil, will leak from the flooded float and pollute the surface of the sea. Thus, it turns out that the reliability of the proposed technical solutions is very low. Due to the availability of additional equipment, additional protection of the generator, cables and hoses is necessary, and the option with mineral oil is environmentally harmful. In addition, the design features of these power plants do not allow them to be large. Consequently, the quantity and pressure of air going to the air turbines is small, the air turbines themselves are axial type turbines with low efficiency, which implies that the power generated by such stations will be small.

В случае же с переменным направлением движения воздуха и попеременным направлением вращения воздушных турбин и генераторов возникает сомнение о работоспособности этих устройств. Известно, что время движения волны исчисляется считанными секундами, разумеется и колебание этих устройств будет таким же, а ротор генератора и колесо турбины имеют инерцию. Для погашения инерции и раскрутки в другую сторону потребуется время, следовательно, ротор генератора если и будет попеременно вращаться, то очень медленно, т.к. он не будет успевать раскручиваться. Эффективность работы такой установки очень низка.In the case of a variable direction of air movement and an alternate direction of rotation of air turbines and generators, there is doubt about the operability of these devices. It is known that the wave movement time is calculated in a matter of seconds, of course, the oscillation of these devices will be the same, and the generator rotor and turbine wheel have inertia. It will take time to repay inertia and spin in the other direction, therefore, if the generator rotor rotates alternately, it will be very slow, because he will not have time to unwind. The efficiency of such an installation is very low.

Известна "Волновая энергетическая установка" (Патент RU 2049928 С1, 6 F03B 13/18, опубл. 10.12.1995), выбранная в качестве прототипа, содержащая установленный на дне водоема цилиндрический резервуар, сообщенный в нижней части с водоемом, и поплавковую крышку с отсеками плавучести, образующую с резервуаром полость, подключенную к воздушной турбине посредством канала и отверстия, выполненного в центральной части крышки, турбина соединена с электрогенератором, резервуар открыт снизу, в верхней части его стенки образована открытая сверху кольцевая полость, при этом крышка выполнена в виде двух соосных цилиндров, жестко связанных между собой в верхней части, а отсеки соединены с наружным цилиндром, выполнены с постоянной плавучестью и размещены с возможностью перемещения в кольцевой полости, а в боковых стенках кольцевой полости на уровне невозмущенной поверхности воды выполнены отверстия, причем суммарная площадь отверстий внутренней стенки меньше, чем суммарная площадь отверстий внешней стенки. Дно внутреннего цилиндра крышки установлено непосредственно над уровнем невозмущенной поверхности воды. Кроме того, в отверстиях внешней стенки установлены запорные невозвратные клапаны, открывающие внутрь кольцевой полости, а в отверстиях внутренней стенки установлены запорные регулируемые клапаны, подключенные к датчикам давления, размещенным на внутренней стенке.Known "Wave power plant" (Patent RU 2049928 C1, 6 F03B 13/18, publ. 10.12.1995), selected as a prototype, containing a cylindrical tank mounted at the bottom of the reservoir, communicated at the bottom with a reservoir, and a float cover with compartments buoyancy, forming a cavity with the reservoir connected to the air turbine by means of a channel and an opening made in the central part of the cap, the turbine is connected to an electric generator, the reservoir is open from below, an annular cavity open from above is formed in the upper part of its wall, the lid is made in the form of two coaxial cylinders rigidly connected to each other in the upper part, and the compartments are connected to the outer cylinder, are made with constant buoyancy and placed to move in the annular cavity, and in the side walls of the annular cavity at the level of the unperturbed surface of the water holes, and the total area of the holes of the inner wall is less than the total area of the holes of the outer wall. The bottom of the inner cylinder of the lid is installed directly above the level of the unperturbed surface of the water. In addition, shut-off non-return valves are installed in the openings of the outer wall, opening inside the annular cavity, and adjustable shut-off valves are installed in the openings of the inner wall, connected to pressure sensors placed on the inner wall.

Недостатком известного технического решения является его конструктивная усложненность и малая мощность. Согласно описанию изобретения к патенту RU 2049928 дно крышки устанавливается и поддерживается на среднем уровне амплитуды волны, т.е. крышка не реагирует на каждую волну, из чего следует, казалось бы, более эффективное использование воздушного объема резервуара. Получается, что в длительных промежутках времени крышка будет неподвижна. Не ясно, в чем заключается эффективность, ведь при неподвижной крышке количество вытесняемого и всасываемого воздуха не зависит от высоты расположения дна крышки, а зависит только от амплитуды волны. Из этого следует, что нет необходимости менять высоту установки крышки, т.е. наличие системы изменения высоты крышки нецелесообразно. Кроме того, конструкция устройства такова, что во время шторма или урагана при прохождении аномально высоких волн крышка будет поднята на максимальную высоту и фактически сброшена с устройства. Далее, как видно из представленных схем, воздушный канал в дне крышки имеет малый диаметр, соответственно и диаметр колеса воздушной турбины будет небольшим, следовательно, и вращающий момент на валу турбины будет тоже небольшим, т.е. выдаваемая мощность будет малая. Особенность работы устройства такова, что воздушная турбина должна вращаться попеременно в одну и в другую сторону, однако работоспособность такой системы вызывает большие сомнения. Время прохождения волны исчисляется считанными секундами, т.е. колебания уровня жидкости внутри устройства происходит в среднем в течение 3-6 секунд, а система турбина-ротор генератора имеет инерцию. Из этого следует, что для остановки вращающегося ротора и раскрутки его в другую сторону требуется время, следовательно, часть времени подъема и опускания уровня жидкости будет уходить на преодоление инерции вращения системы турбина-ротор генератора. А при таком режиме работы говорить об эффективности данной электростанции не приходится, да и сама работоспособность системы вызывает большие сомнения.A disadvantage of the known technical solution is its structural complexity and low power. According to the description of the invention to patent RU 2049928, the bottom of the lid is installed and maintained at an average level of wave amplitude, i.e. the lid does not respond to every wave, which implies a seemingly more efficient use of the tank’s air volume. It turns out that in long periods of time the lid will be motionless. It is not clear what the effectiveness is, because with a fixed cover, the amount of displaced and sucked-in air does not depend on the height of the bottom of the cover, but depends only on the wave amplitude. It follows that there is no need to change the installation height of the cover, i.e. the presence of a system for changing the height of the lid is impractical. In addition, the design of the device is such that during a storm or a hurricane during the passage of abnormally high waves, the cover will be lifted to its maximum height and actually dropped from the device. Further, as can be seen from the presented schemes, the air channel in the bottom of the cover has a small diameter, respectively, and the diameter of the wheel of the air turbine will be small, therefore, the torque on the turbine shaft will also be small, i.e. the power output will be small. The peculiarity of the device is that the air turbine must rotate alternately in one and the other direction, however, the operability of such a system raises great doubts. The wave propagation time is calculated in seconds, i.e. Fluctuations in the liquid level inside the device occur on average within 3-6 seconds, and the turbine-rotor system of the generator has inertia. It follows that to stop the rotating rotor and spin it to the other side, time is required, therefore, part of the time for raising and lowering the liquid level will be spent on overcoming the inertia of rotation of the turbine-rotor system of the generator. And with this mode of operation, there is no need to talk about the effectiveness of this power plant, and the system’s operability itself raises great doubts.

Предлагаемое техническое решение лишено всех выше перечисленных недостатков, может работать и во время шторма, может выдавать достаточно большую мощность, является универсальным устройством для привода генераторов с вращающимся ротором, линейных генераторов, пьезогенераторов, насосов и других устройств, в которых используется вращательное или возвратно-поступательное движение.The proposed technical solution is devoid of all the above disadvantages, it can work during a storm, it can give out quite a lot of power, it is a universal device for driving rotary rotor generators, linear generators, piezoelectric generators, pumps and other devices that use rotational or reciprocating traffic.

В основу изобретения поставлена задача выполнения универсальной, простой, эффективной, дешевой волновой или приливной энергетической установки, которую можно было бы устанавливать в любом месте вдоль морского и океанского побережья и получать экологически чистую электроэнергию.The basis of the invention is the task of performing a universal, simple, efficient, cheap wave or tidal power plant, which could be installed anywhere along the sea and ocean coasts and receive environmentally friendly electricity.

Поставленная задача решается тем, что в универсальной морской энергетической установке, содержащей полый цилиндрический корпус, открытый снизу, сообщающийся с водной средой и прикрепленный неподвижно к морскому дну, корпус в своей верхней части имеет сужение, образующее верхний малый цилиндр, к которому крепится кожух с размещенным внутри него лопастным колесом, приводимым в движение воздухом, поочередно всасываемым и вытесняемым из внутренней полости корпуса через воздушные каналы, образуемые кожухом, и невозвратные (впускной/выпускной) клапаны, установленные внутри верхнего малого цилиндра, меняющимся уровнем воды от проходящей волны. К выходным концам вала лопастного колеса присоединяется генератор и, при необходимости, водяной насос. В нижней подводной части корпуса имеется сужение, образующее конфузор, предназначенный для снижения скорости изменения уровня воды внутри корпуса в штормовых условиях, для предотвращения возможных пневматических и гидравлических ударов. При средней и малой волне влияние конфузора незначительно. Для варианта с линейным генератором или пьезогенератором внутри корпуса в верхней части перед сужением устанавливается мембрана, соединяющаяся с генератором жесткой связью, а сам генератор устанавливается над верхним цилиндром, при этом воздушное пространство над мембраной должно сообщаться с атмосферой. Для всех вариантов размеры корпуса зависят от среднего значения длины волны и от максимально возможной высоты гребня волны. Внутренний диаметр конфузора или минимальный внутренний диаметр сужения в нижней части корпуса должен быть в пределах 1/6-1/4 длины средней волны, а высота корпуса до сужения в верхней части должна быть выше максимально возможного высокого гребня волны, считая от среднего уровня спокойной воды. Для различных районов морского и океанского побережья имеются специальные каталоги с таблицами величин средней длины волны, максимальной высоты гребня волны, диаграммы приливов и отливов. Устройство устанавливается на сваях, вбитых в дно таким образом, чтобы при прохождении волны с максимально возможной амплитудой колебаний нижняя часть корпуса не осушалась во впадине волны, а верхняя часть - район сужения не захлестывался гребнем волны.The problem is solved in that in a universal marine power plant containing a hollow cylindrical body, open from below, in communication with the aquatic environment and fixedly attached to the seabed, the body in its upper part has a constriction forming an upper small cylinder to which the casing is attached with inside it with a paddle wheel driven by air, alternately sucked in and displaced from the internal cavity of the housing through the air channels formed by the casing, and non-returnable (inlet / outlet oh) valves installed inside the upper small cylinder, changing the water level of the transmitted wave. A generator and, if necessary, a water pump are connected to the output ends of the impeller shaft. In the lower underwater part of the hull there is a narrowing, forming a confuser, designed to reduce the rate of change of the water level inside the hull in stormy conditions, to prevent possible pneumatic and hydraulic shock. With medium and small waves, the effect of confuser is negligible. For the variant with a linear generator or a piezoelectric generator, a membrane is installed in the upper part before narrowing, which is connected to the generator by a rigid connection, and the generator is mounted above the upper cylinder, while the air space above the membrane must communicate with the atmosphere. For all options, the dimensions of the casing depend on the average value of the wavelength and on the maximum possible height of the wave crest. The inner diameter of the confuser or the minimum inner diameter of the narrowing in the lower part of the body should be within 1 / 6-1 / 4 of the medium wavelength, and the height of the body before narrowing in the upper part should be higher than the highest possible high wave crest, counting from the average level of calm water . For various areas of the sea and ocean coast, there are special catalogs with tables of values of the average wavelength, maximum height of the wave crest, and tidal diagrams. The device is installed on piles driven into the bottom so that when a wave passes with the maximum possible amplitude of oscillation, the lower part of the casing is not drained in the trough of the wave, and the upper part - the narrowing area is not overwhelmed by the wave crest.

На фиг.1 показан общий вид со стороны берега на установку с горизонтальным расположением оси лопастного колеса, на фиг.2 - вид сбоку в разрезе, на фиг.3, 4, 5 - установка с вертикальным, центральным расположением оси лопастного колеса, на фиг.3 - вид с берега на установку, на фиг.4 - вид сбоку, на фиг.5 - вид снизу на кожух и лопастное колесо, на фиг.6, 7 - невозвратный клапан, на фиг.8 - вид сбоку на установку с вертикальным расположением оси вала лопастного колеса, установленного эксцентрично оси корпуса установки, на фиг.9 - сечение В-В, на фиг.10, 11 - водяной насос, на фиг.12, 13 - лопастное колесо, на фиг.14 - установка для линейного генератора или пьезогенератора, на фиг.15 - схема волновой накопительной гидроэлектростанции, на фиг.16 - приливная электростанция, на фиг.17, 18, 19, 20, 21, 22 - диаграммы приливов в разных районах Земного шара.Figure 1 shows a General view from the shore on the installation with a horizontal arrangement of the axis of the impeller, figure 2 is a side view in section, figure 3, 4, 5 - installation with a vertical, central arrangement of the axis of the impeller, in figure .3 is a shore view of the installation, FIG. 4 is a side view, FIG. 5 is a bottom view of the casing and the impeller, FIG. 6, 7 is a non-return valve, FIG. 8 is a side view of the installation with a vertical arrangement of the axis of the shaft of the impeller mounted eccentrically to the axis of the installation casing, in Fig. 9 is a section BB, in Figs. 10, 11 is a water sos, in Fig. 12, 13 is a paddle wheel, in Fig. 14 is a setup for a linear generator or a piezoelectric generator, in Fig. 15 is a diagram of a wave storage hydroelectric power station, in Fig. 16 is a tidal power station, in Fig. 17, 18, 19 , 20, 21, 22 - diagrams of tides in different regions of the globe.

Универсальная энергетическая морская установка содержит: корпус 1, конфузор 2, верхний цилиндр 3, кожух лопастного колеса 4, воздушный канал 5, выпускной клапан 6, впускной клапан 7, лопастное колесо 8, генератор 9, редуктор 10, водяной насос 11, сваю 12, мембрану 13, жесткую связь 14, генератор (линейный генератор/пьезогенератор) 15. Накопительная гидроэлектростанция содержит: напорный бак 16, водоем 17, гидротурбину 18, насосные установки 19, установку 20 с линейным генератором или пьезогенератором.The universal offshore power installation includes: a housing 1, a confuser 2, an upper cylinder 3, a blade wheel casing 4, an air duct 5, an exhaust valve 6, an intake valve 7, a blade wheel 8, a generator 9, a gearbox 10, a water pump 11, a pile 12, a membrane 13, a rigid connection 14, a generator (linear generator / piezoelectric generator) 15. The storage hydroelectric power station contains: a pressure tank 16, a reservoir 17, a hydraulic turbine 18, pump units 19, a unit 20 with a linear generator or a piezoelectric generator.

Универсальная энергетическая морская установка работает следующим образом: при прохождении волн внутри корпуса 1 происходит колебание уровня воды и таким образом происходит поочередно вытеснение и всасывание воздуха. При прохождении гребня волны уровень воды внутри корпуса 1 поднимается и вытесняет воздух из него, воздух выходит через выпускной клапан 6 и воздушный канал 5, воздействует на лопатки лопастного колеса 8 и заставляет его вращаться. При прохождении впадины волны уровень воды понижается, воздух всасывается через противоположный воздушный канал и впускной клапан 7, опять же воздействует на лопатки лопастного колеса 8 и также раскручивает лопастное колесо. Получается, что при любом колебании уровня воды вытесняемый и всасываемый воздух совершает полезную работу по раскручиванию колеса. Направление вращения колеса зависит только от установки невозвратных клапанов 6 и 7, т.е. в какую сторону будут направлены клапаны. Сами клапаны абсолютно одинаковые, выполнены в виде прямоугольной рамки с горизонтальными перегородками, к которым с одной стороны прикреплены внахлест полоски из мягкого материала типа прорезиненной ткани, резины или синтетического материала. Для разворота клапанов 6 и 7 на 180° достаточно переставить монтажную пластину с ручками с одной боковой стороны на другую. Отбор мощности осуществляется от вала лопастного колеса 8. Так как вращающий момент на валу колеса достаточно большой, то привод генератора 9 целесообразно осуществлять через повышающий редуктор. Устройства с вертикальным расположением оси лопастного колеса (фиг.3 и 8) устанавливаются таким образом, чтобы открытая часть колеса была обращена в сторону берега, устройство с горизонтальным расположением оси колеса (фиг.1) ориентируется так, чтобы ось колеса и линия берега были примерно параллельны. Лопасти лопастного колеса 8 могут быть прямыми или изогнутыми. Для электростанции с линейным генератором или с пьезогенератором (фиг.14) устройство работает еще проще. Среднее положение мембраны 13 соответствует уровню спокойной воды, в этом положении давление воздуха между мембраной и поверхностью воды равно атмосферному, полость над мембраной сообщается с атмосферой, полость между мембраной и поверхностью воды замкнутая и любое колебание уровня воды внутри корпуса тут же вызывает колебание мембраны 13. Возвратно-поступательное движение от мембраны через жесткую связь 14 передается на линейный генератор или пьезогенератор 15.The universal offshore power plant works as follows: when the waves pass through the hull 1, the water level fluctuates and thus air is forced out and sucked in turn. When the crest of the wave passes, the water level inside the housing 1 rises and displaces the air from it, the air exits through the exhaust valve 6 and the air channel 5, acts on the blades of the impeller 8 and makes it rotate. With the passage of the trough of the wave, the water level drops, air is sucked in through the opposite air channel and inlet valve 7, again acts on the blades of the impeller 8 and also spins the impeller. It turns out that with any fluctuation in the water level, the displaced and intake air does a useful job of spinning the wheel. The direction of rotation of the wheel depends only on the installation of non-return valves 6 and 7, i.e. which direction the valves will be directed. The valves themselves are exactly the same, made in the form of a rectangular frame with horizontal partitions, to which on one side strips of soft material such as rubberized fabric, rubber or synthetic material are lapped. To turn valves 6 and 7 through 180 °, it is enough to rearrange the mounting plate with handles from one side to the other. The selection of power is carried out from the shaft of the impeller 8. Since the torque on the shaft of the wheel is large enough, it is advisable to drive the generator 9 through a boost gear. Devices with a vertical arrangement of the axis of the impeller (Fig. 3 and 8) are installed so that the open part of the wheel is facing the coast, the device with a horizontal arrangement of the axis of the wheel (Fig. 1) is oriented so that the axis of the wheel and the shore line are approximately are parallel. The blades of the impeller 8 can be straight or curved. For a power plant with a linear generator or with a piezoelectric generator (Fig. 14), the device operates even simpler. The average position of the membrane 13 corresponds to the level of calm water, in this position the air pressure between the membrane and the surface of the water is atmospheric, the cavity above the membrane communicates with the atmosphere, the cavity between the membrane and the surface of the water is closed, and any fluctuation in the water level inside the housing immediately causes the membrane 13 to oscillate. The reciprocating movement from the membrane through a rigid connection 14 is transmitted to a linear generator or a piezoelectric generator 15.

Предлагаемые установки с лопастным колесом 19 (фиг.15) можно использовать и для накопительной гидроэлектростанции. Для этого к другому концу вала колеса 8 присоединяется водяной насос 11 через редуктор или напрямую. Колесо 8 приводит в действие водяной насос 11, который закачивает морскую воду по трубе в напорный бак 16, установленный на берегу. В напорный бак морская вода заливается сверху, а из бака вода самотеком по трубам поступает в искусственный водоем 17, находящийся на некотором удалении от берега. Из этого водоема вода самотеком по сливным трубам возвращается обратно к берегу, стекает вниз. Внизу, на пляже, вода попадает на гидротурбину 18, приводит в действие генератор и дальше уже возвращается назад в море. Предлагаемые устройства можно расположить вдоль береговой линии в большом количестве, их можно собирать в группы разной конфигурации, либо выстраивать в цепь, все зависит от рельефа дна и линии берега. Напорные баки могут принимать воду от одного или нескольких насосов, расстояние между напорными баками ограничивается только рельефом местности и условием, что вода от бака до водоема идет только самотеком. Учитывая, что штилевая погода бывает достаточно редко и недолго, то посредством этих установок можно заполнить водоем большой вместимости или группу сообщающихся водоемов, способных поддерживать работу гидротурбин электрогенераторов в течение 10-15 дней в случае штилевой погоды.The proposed installation with a paddle wheel 19 (Fig.15) can be used for cumulative hydroelectric power. To this end, a water pump 11 is connected to the other end of the shaft of the wheel 8 through a gearbox or directly. Wheel 8 drives a water pump 11, which pumps sea water through a pipe into a pressure tank 16 installed on the shore. Sea water is poured into the pressure tank from above, and water from the tank flows by gravity through pipes to an artificial reservoir 17, located at some distance from the coast. From this reservoir, water flows by gravity through the drain pipes back to the shore, flows down. Below, on the beach, water enters the turbine 18, drives the generator, and then returns back to the sea. The proposed devices can be located along the coastline in large numbers, they can be assembled into groups of different configurations, or arranged in a chain, it all depends on the topography of the bottom and the shoreline. Pressure tanks can receive water from one or several pumps, the distance between the pressure tanks is limited only by the topography and the condition that the water from the tank to the reservoir is only gravity. Given that calm weather is quite rare and short-lived, then through these installations it is possible to fill a reservoir of large capacity or a group of interconnected reservoirs that can support the operation of hydraulic turbines of electric generators for 10-15 days in the event of calm weather.

Из вышеизложенного следует, что предлагаемое техническое решение дает возможность получать экологически чистую, дармовую электроэнергию, вырабатываемую морской волной. Так как в накопительной гидроэлектростанции морская вода в водоемах постоянно обновляется, то эти водоемы можно использовать как бассейны для плавания, а часть вырабатываемой электроэнергии можно использовать для подогрева воды в этих водоемах. Таким образом, сами водоемы и территории около них можно использовать для отдыха и оздоровления населения. Это особенно актуально для районов с сезонными изменениями температуры воздуха. Установка предлагаемых устройств вдоль береговой линии группами различной конфигурации будет способствовать укреплению дна и частично гасить подходящую к берегу волну, т.е. будет выполнять защитную функцию для пляжей и береговых сооружений.From the foregoing, it follows that the proposed technical solution makes it possible to obtain environmentally friendly, free electricity generated by the sea wave. Since sea water in reservoirs is constantly being updated in a storage hydroelectric power station, these reservoirs can be used as swimming pools, and part of the generated electricity can be used to heat water in these reservoirs. Thus, the reservoirs themselves and the territories around them can be used for recreation and recovery of the population. This is especially true for areas with seasonal changes in air temperature. The installation of the proposed devices along the coastline in groups of various configurations will help strengthen the bottom and partially dampen a wave approaching the shore, i.e. will perform a protective function for beaches and coastal facilities.

Кроме того, предлагаемые устройства с лопастными колесами могут быть использованы и для приливных электростанций. Так как прилив это та же волна, только растянутая во времени, то и здесь работает тот же принцип - изменение уровня воды. Предлагаемый вариант приливной электростанции представляет собой перевернутую коробчатую конструкцию, опирающуюся на вертикальные стены 21 и вбитые в дно опоры 22. Вертикальные стены 21 идут по периметру конструкции и образуют с верхней площадкой 23 герметичную полость. В нижней части стен, под водой, на глубине ниже самого низкого уровня отлива Н_min, имеются окна 24 для прохода воды. Верхняя площадка 23 находится на высоте выше высоты максимального уровня прилива Н_max. На верхней горизонтальной площадке 23 имеются отверстия 25, над которыми устанавливается верхняя рабочая часть 26 волновой электростанции с клапанами, воздуховодами, лопастным колесом и генератором.In addition, the proposed device with paddle wheels can be used for tidal power plants. Since the tide is the same wave, only stretched in time, the same principle works here - the change in water level. The proposed version of the tidal power plant is an inverted box-shaped structure, supported by vertical walls 21 and driven into the bottom of the support 22. Vertical walls 21 go along the perimeter of the structure and form an airtight cavity with the upper platform 23. In the lower part of the walls, under water, at a depth below the lowest level of low tide N _min , there are windows 24 for the passage of water. The upper platform 23 is located at a height above the height of the maximum tide level N _max . On the upper horizontal platform 23 there are openings 25 over which the upper working part 26 of the wave power station with valves, air ducts, impeller and generator is installed.

Приливная электростанция работает следующим образом: во время приливов и отливов внутри полости коробчатой конструкции меняется уровень воды и происходит вытеснение воздуха из полости или всасывание воздуха в полость. Движение воздуха осуществляется через рабочие элементы 26, то есть происходит тот же самый рабочий процесс, что и в волновой электростанции, только растянутый во времени. Диаграмма приливов и отливов в большей части Земли имеет плавную изогнутую линию на максимальных верхних Н_max и минимальных нижних Н_min уровнях, т.е. скорость изменения уровня воды на этих участках диаграммы постепенно снижается до 0 и потом медленно начинает увеличиваться от 0. В зависимости от географической широты длительность и высота прилива в разных районах Земного шара разная и на эти участки приходится от 30 минут до 9 часов. Однако имеются районы, где диаграмма приливов имеет вид неправильной кривой, например в районах Петропавловск-Камчатский и Ванкувер. Диаграмма прилива в этих местах имеет два пика при Н_max и фактически в течение 8-13 часов колебание уровня воды очень незначительно. Получается, что на этих участках диаграммы приливная электростанция практически не работает. Из этого следует, что целесообразно, чтобы проходное сечение окон 24 предлагаемой конструкции было таким, чтобы уровень воды внутри конструкции менялся с некоторым запаздыванием от изменения уровня воды в море. Запаздывание должно быть таким или примерно таким, чтобы диаграмма изменения уровня воды внутри полости максимально приближалась к форме ломаной кривой, т.е. в положениях Н_max и Н_min кривая должна быть сильно изогнутой и больше походить на ломаную. Таким образом, можно максимально сократить время простоя генераторов между концом прилива и началом отлива и концом отлива и началом прилива. Наиболее предпочтительными местами для строительства подобных электростанций являются заливы, бухты или искусственные водоемы, сообщающиеся с морем через проливы, каналы или подземные туннели. На фиг.16 представлен один из возможных вариантов приливной электростанции, находящейся в водоеме 27 на берегу 28 на некотором удалении от моря и сообщающейся с морем 29 через подземный туннель 30.A tidal power plant works as follows: during tides and ebbs inside the box-shaped cavity, the water level changes and air is displaced from the cavity or air is sucked into the cavity. The movement of air is carried out through the working elements 26, that is, the same working process occurs as in a wave power plant, only extended in time. The ebb and flow chart in most of the Earth has a smooth curved line at the maximum upper Н _max and minimum lower Н _min levels, i.e. the rate of change of the water level in these parts of the diagram gradually decreases to 0 and then slowly starts to increase from 0. Depending on the geographical latitude, the duration and height of the tide in different parts of the globe is different and these sections take from 30 minutes to 9 hours. However, there are areas where the tidal diagram looks like an irregular curve, for example, in the areas of Petropavlovsk-Kamchatsky and Vancouver. The tide diagram in these places has two peaks at H _max and, in fact, within 8-13 hours, the water level fluctuation is very slight. It turns out that in these sections of the diagram, the tidal power plant practically does not work. It follows from this that it is advisable that the cross section of the windows 24 of the proposed design be such that the water level inside the structure changes with some delay from a change in the sea level. The delay should be such or approximately such that the diagram of the change in the water level inside the cavity is as close as possible to the shape of the broken curve, i.e. in the positions of H _max and H _{min the} curve should be strongly curved and more like a broken line. Thus, it is possible to minimize the downtime of generators between the end of the tide and the beginning of the ebb and the end of the ebb and the beginning of the tide. The most preferred sites for the construction of such power plants are bays, bays or artificial reservoirs that communicate with the sea through straits, canals or underground tunnels. On Fig presents one of the possible options for a tidal power plant located in a reservoir 27 on shore 28 at some distance from the sea and communicating with the sea 29 through an underground tunnel 30.

Предлагаемое техническое решение является универсальной морской энергетической установкой, так как один корпус с незначительными изменениями может быть использован в трех вариантах с лопастными колесами для электростанций с генераторами с вращающимся ротором, и такой же корпус может быть использован для электростанции с линейным генератором или пьезогенератором. Кроме того, волновые электростанции с лопастными колесами могут быть использованы и в качестве насосных установок для накопительной гидроэлектростанции, и как рабочие элементы приливных электростанций.The proposed technical solution is a universal offshore power plant, since one housing with minor changes can be used in three versions with impeller wheels for power plants with rotary rotor generators, and the same housing can be used for power plants with a linear generator or piezoelectric generator. In addition, wave power plants with paddle wheels can be used both as pumping units for cumulative hydroelectric power stations and as working elements of tidal power plants.

Claims

1. A universal offshore power plant, comprising a hollow cylindrical body open from below and communicating with the aquatic environment and fixedly attached to the seabed, characterized in that the body in the upper part has a constriction forming an upper small cylinder to which a casing with a blade mounted inside a wheel driven by air, alternately sucked in and expelled from the internal cavity of the housing through the air channels formed by the casing, and non-return valves installed inside the upper small cylinder, changing water level from a passing wave.

2. Installation according to claim 1, characterized in that a generator is connected to any output end of the impeller shaft.

3. Installation according to claim 1, characterized in that in the lower part of the housing has a constriction forming a confuser.

4. Installation according to claim 1, characterized in that the drive to the water pump is carried out from the shaft of the impeller.