RU2559098C1 - Device for electric power generation based on sea waves use - Google Patents

Device for electric power generation based on sea waves use Download PDF

Info

Publication number
RU2559098C1
RU2559098C1 RU2014124168/06A RU2014124168A RU2559098C1 RU 2559098 C1 RU2559098 C1 RU 2559098C1 RU 2014124168/06 A RU2014124168/06 A RU 2014124168/06A RU 2014124168 A RU2014124168 A RU 2014124168A RU 2559098 C1 RU2559098 C1 RU 2559098C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
tanks
sea waves
energy
waves
Prior art date
Application number
RU2014124168/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Федор Федорович Пащенко
Леонид Ефимович Круковский
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук
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 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук
Priority to RU2014124168/06A priority Critical patent/RU2559098C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2559098C1 publication Critical patent/RU2559098C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: device for electric power generation based on sea waves use contains converter of sea waves energy made in form of set of tanks connected in series and communicating with each other by check valves, resulting in liquid accumulation in the accumulator of the hydropotential energy. The tanks are located along the sea waves movement. Accumulator is made in form of water tower creating the required water head for the electric generator turbine generating electric power. Tanks in upper part are provided with the additional check valves passing water inside the tanks when waves pass above them.
EFFECT: increased efficiency of the device, increased its universality and simplified design.
3 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области возобновляемой энергетики, а именно к преобразованию энергии волн открытых водоемов в электроэнергию.The invention relates to the field of renewable energy, namely, the conversion of wave energy of open water into electricity.

Известно устройство для получения электроэнергии на основе использования энергии морских волн, содержащее электрогенератор, расположенный на берегу, связанный с гидротурбиной, аккумулятор гидропотенциальной энергии, выполненный в виде водонапорной башни, и систему, преобразующую энергию волн в виде поплавка, установленного на качающейся штанге (см. RU 2316670 С1, 03.04.2003).A device is known for generating electricity based on the use of sea wave energy, comprising an electric generator located on the shore connected to a hydraulic turbine, a hydropotential energy accumulator made in the form of a water tower, and a system that converts wave energy in the form of a float mounted on a swinging rod (see RU 2316670 C1, 04/03/2003).

Недостаток известного устройства заключается в том, что из-за наличия механического привода в системе образуется элемент ненадежности, что повышает вероятность отказов системы при определенных обстоятельствах.A disadvantage of the known device is that due to the presence of a mechanical drive, an unreliability element is formed in the system, which increases the likelihood of system failures under certain circumstances.

Известно устройство для получения электроэнергии на основе использования энергии морских волн, содержащее волновую электростанцию, генератор которой закреплен на опоре выше поверхности воды, преобразователь энергии из системы шестерен, заключенных в корпус, закрепленный на опоре, и поплавок, установленный с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, причем поплавок снабжен волновым оперением для ориентации по направлению волн (см. RU 2443900 С1, 27.02.2012).A device for producing electricity based on the use of the energy of sea waves, containing a wave power station, the generator of which is mounted on a support above the surface of the water, an energy converter from a system of gears enclosed in a housing mounted on a support, and a float mounted to rotate around a vertical axis, moreover, the float is equipped with wave plumage for orientation in the direction of the waves (see RU 2443900 C1, 02.27.2012).

Его недостаток заключается в том, что из-за наличия механического привода в системе образуется элемент ненадежности.Its disadvantage is that due to the presence of a mechanical drive, an unreliability element is formed in the system.

В качестве прототипа выбрано устройство для получения электроэнергии на основе использования морских волн, содержащее преобразователь энергии морских волн, выполненный в виде набора последовательно соединенных и сообщающихся между собой через обратные запорные клапаны емкостей, расположенных по ходу движения волн, и приводящий к накоплению жидкости в аккумуляторе гидропотенциальной энергии, выполненном в виде водонапорной башни, создающей необходимый напор воды для турбины электрогенератора, вырабатывающего электроэнергию (см. RU 90496 U1, 10.01.2010).As a prototype, a device for generating electric energy based on the use of sea waves was selected, which contains a sea-wave energy converter made in the form of a set of capacitors located in the direction of movement of the waves connected in series and connected to each other through check valves and leading to the accumulation of liquid in the accumulator of hydropotential energy, made in the form of a water tower, creating the necessary water pressure for the turbine of an electric generator that generates electricity (see RU 9 0496 U1, 01/10/2010).

Недостаток данного устройства заключается в том, что оно является сложным в изготовлении и малоэффективным в эксплуатации.The disadvantage of this device is that it is difficult to manufacture and ineffective in operation.

Задачей изобретения является создание устройства для получения электроэнергии от использования энергии морских волн, позволяющих наиболее полно использовать энергию волн, а также снижение эксплуатационных и капитальных затрат при их реализации.The objective of the invention is to provide a device for generating electricity from the use of sea wave energy, allowing the most complete use of wave energy, as well as reducing operating and capital costs in their implementation.

Техническим результатом является повышение КПД установок, выполненных согласно данному устройству, повышение их универсальности и упрощение конструкции.The technical result is to increase the efficiency of installations made according to this device, increase their versatility and simplify the design.

Технический результат достигается за счет того, что в устройстве для получения электроэнергии на основе использования морских волн, содержащем преобразователь энергии морских волн, выполненный в виде набора последовательно соединенных и сообщающихся между собой через обратные запорные клапаны емкостей, расположенных по ходу движения волн, и приводящий к накоплению жидкости в аккумуляторе гидропотенциальной энергии, выполненном в виде водонапорной башни, создающей необходимый напор воды для турбины электрогенератора, вырабатывающего электроэнергию, согласно изобретению, емкости в верхней части снабжены дополнительными обратными запорными клапанами, пропускающими воду внутрь емкостей при прохождении над ними волн.The technical result is achieved due to the fact that in the device for generating electricity based on the use of sea waves, containing the energy converter of the sea waves, made in the form of a set of series connected and communicating with each other through the check valve valves located in the direction of movement of the waves, and leading to the accumulation of liquid in the accumulator of hydropotential energy, made in the form of a water tower, which creates the necessary pressure of water for the turbine of the electric generator, generating of electricity, according to the invention, the container at the top provided with complementary reciprocal check valves pass water into the passage of the containers above them waves.

Водонапорная башня может состоять из двух сообщающихся баков, что дает возможность вырабатывать энергию при повышенном волнении моря.A water tower can consist of two interconnected tanks, which makes it possible to generate energy with increased sea waves.

Водонапорная башня может содержать датчик давления воды, воздействующий на регулятор напора воды, поступающей на турбину электрогенератора, что позволяет регулировать энергоотдачу электрогенератора при различной степени волнения моря.The water tower may contain a water pressure sensor acting on the regulator of the pressure of the water entering the turbine of the electric generator, which allows you to adjust the energy output of the electric generator at various degrees of sea waves.

Изобретение иллюстрируется 6 фигурами.The invention is illustrated by 6 figures.

На фиг. 1 изображена отдельная емкость.In FIG. 1 shows a separate container.

На фиг. 2 показана отдельная емкость в объемном изображении.In FIG. 2 shows a single container in a three-dimensional image.

На фиг. 3 показан набор последовательно соединенных между собой емкостей.In FIG. 3 shows a set of series-connected containers.

Фиг.4 демонстрирует всю установку в сборе.Figure 4 shows the entire installation assembly.

На фиг 5 представлена водонапорная башня, состоящая из двух сообщающихся баковOn Fig 5 presents a water tower, consisting of two communicating tanks

На фиг. 6 представлена установка, расположенная в прибрежной зоне.In FIG. 6 shows an installation located in the coastal zone.

Устройство для получения электроэнергии на основе использования морских волн устроено следующим образом.A device for generating electricity based on the use of sea waves is arranged as follows.

Емкости 1 (фиг. 1, 2) выполнены в виде прямоугольных ящиков и снабжены обратными запорными клапанами 2 и 3 в верхней и в передней части соответственно. В передней части емкостей (со стороны движения волны) выполнены раструбы 4, необходимые для состыковки емкостей между собой. Задняя стенка 5 открыта для движения воды. На фигурах также представлены: 6 - морская волна, 1а - предыдущая емкость, 7 - общий цилиндрический шарнир для поворота запорных клапанов.Tanks 1 (Fig. 1, 2) are made in the form of rectangular boxes and are equipped with check valves 2 and 3 in the upper and front parts, respectively. In the front part of the containers (from the side of the wave motion), the bells 4 are made, which are necessary for the containers to join together. The rear wall 5 is open for movement of water. The figures also show: 6 — sea wave, 1a — previous capacity, 7 — common cylindrical hinge for turning shut-off valves.

Набор, состоящий из нескольких последовательно соединенных и сообщающихся между собой емкостей 1a, 1b, 1c, 1d, 1е и т.д., расположен по ходу движения волн (по стрелке) (фиг. 3). На фиг. 3 также показаны соответствующие обратные запорные клапаны 2а, 2b, 2с, 2d, 2е, 3а, 3b, 3с, 3d, 3е. Общая длина набора емкостей примерно равна средней длине морской волны, характерной для данной береговой полосы. Все обратные запорные клапаны пропускают воду внутрь емкостей и не пропускают ее наружу.A set consisting of several capacitances 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, etc., connected in series and connected to each other, is located along the direction of travel of the waves (in the direction of the arrow) (Fig. 3). In FIG. 3 also shows the corresponding check valves 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 3a, 3b, 3c, 3d, 3e. The total length of the set of tanks is approximately equal to the average sea wave length characteristic of a given coastal strip. All check valves allow water to enter the tanks and do not allow it to go out.

Последняя емкость 1d (фиг. 4) содержит обратный клапан 8, примыкающий к нижней промежуточной водонапорной колонне 9, в верхней части которой также установлен обратный клапан 10. Этот клапан находится в промежутке между водонапорной колонной 9 и расположенной выше водонапорной колонной 11. В верхней части верхней водонапорной колонны имеется обратный клапан 12, который отделяет колонну 11 от водонапорного бака 13. Все обратные клапаны пропускают воду в сторону бака 13 и не допускают обратного движения воды. На выходе бака имеется приемная трубка 14, которая ведет к турбине (на фиг. 4 не показана) электрогенератора 15. После электрогенератора 15 вода через сливную трубку 16 выходит наружу.The last tank 1d (Fig. 4) contains a check valve 8 adjacent to the lower intermediate water column 9, in the upper part of which a check valve 10 is also installed. This valve is located between the water column 9 and the water column 11 located above. the upper water column has a check valve 12, which separates the column 11 from the water tank 13. All check valves pass water to the side of the tank 13 and prevent the reverse movement of water. At the outlet of the tank there is a receiving tube 14, which leads to the turbine (not shown in FIG. 4) of the electric generator 15. After the electric generator 15, water flows out through the drain pipe 16.

Водонапорный бак может состоять из двух сообщающихся баков 13 и 13а (фиг. 5) с жидкостью соответственно 17 и 18. Емкость бака 13а превышает емкость бака 13, и бак 13а расположен над баком 13. При этом поверхность воды 17 в баке 13 ниже, чем поверхность воды 18 в баке 13а. Баки установлены на опорной колонне 19.The water tank may consist of two communicating tanks 13 and 13a (Fig. 5) with a liquid of 17 and 18. respectively. The capacity of the tank 13a exceeds the capacity of the tank 13, and the tank 13a is located above the tank 13. The surface of the water 17 in the tank 13 is lower than the surface of the water 18 in the tank 13A. The tanks are mounted on the support column 19.

Датчик давления воды 20 измеряет давление водяного столба в нижнем баке 13 водонапорной башни. Сигналы датчика 20 воздействуют на регулятор 21 напора воды, поступающей на турбину электрогенератора 15.The water pressure sensor 20 measures the pressure of the water column in the lower tank 13 of the water tower. The signals of the sensor 20 act on the regulator 21 of the pressure of the water entering the turbine of the generator 15.

Набор последовательно соединенных и сообщающихся между собой емкостей 1a, 1b, 1c, 1d, 1е и т.д. установлен так, чтобы емкости оставались под водой при минимальном уровне моря, характерном для данной прибрежной зоны, и должен постоянно покрываться водой (фиг. 6). Все емкости расположены на одном уровне и покоятся на поддоне 22. Поддон 22 установлен на устоях 23, последние вкопаны в грунт 24 морского дна.A set of series connected and interconnected containers 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, etc. installed so that the tanks remained under water at the minimum sea level characteristic of this coastal zone, and should be constantly covered with water (Fig. 6). All tanks are located on the same level and rest on a pallet 22. Pallet 22 is installed on the foundations 23, the latter are dug into the soil 24 of the seabed.

Устройство для получения электроэнергии на основе использования морских волн действует следующим образом. При прохождении гребня волны над первой же емкостью 1 (фиг. 1, 2, 3, 4, 6) внешнее давление становится выше, чем в емкости, и обратный запорный клапан 2 поворачивается на шарнире 7 в сторону внутренней части емкости, повышая в ней давление. Это давление распространяется через все обратные запорные клапаны 3 в сторону водонапорного бака 13. При дальнейшем движении гребня волны срабатывают соответствующие обратные клапаны, пропуская повышенное давление внутрь очередной емкости и стимулируя передвижение напора воды в сторону водонапорного бака 13.A device for generating electricity based on the use of sea waves acts as follows. When the wave crest passes over the first tank 1 (Fig. 1, 2, 3, 4, 6), the external pressure becomes higher than in the tank, and the check valve 2 turns on the hinge 7 towards the inside of the tank, increasing the pressure in it . This pressure propagates through all the check valves 3 to the side of the water tank 13. With the further movement of the wave crest, the corresponding check valves are activated, passing the increased pressure inside the next tank and stimulating the movement of the water pressure towards the water tank 13.

Как известно, длина волны «λ» в среднем колеблется в пределах λ=51 м - 195 м. При этом скорость «С» движения гребня волны определяется по формуле:As you know, the wavelength "λ" on average varies between λ = 51 m - 195 m. The speed "C" of the wave crest is determined by the formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

где g - ускорение силы тяжести.where g is the acceleration of gravity.

Кинетическая энергия волны W, перемещающейся вдоль емкостей 1a, 1b, 1c, 1d, 1е и т.д., определяемая согласно уравнению W=mС2/2, преобразуется в потенциальную энергию Рh воды, наполняющую водонапорный бак 13. Эту потенциальную энергию можно определить согласно формуле Ph=mg(h2-h1), где h1 - уровень воды в емкостях 1а, 1b, 1c, 1d, 1е и т.д., h2 - уровень воды в водонапорном баке 13. m - масса воды, перемещающейся вдоль емкостей. Приравнивая эти два уравнения, получаем: Ph=W; (h1-h2)=C2/2g.The kinetic energy of the wave W, moving containers along 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, etc., which is determined according to the equation W = mc 2/2 is converted into potential energy P h of water, filling water tank 13. This potential energy can be determine according to the formula P h = mg (h 2 -h 1 ), where h 1 is the water level in tanks 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, etc., h 2 is the water level in the water tank 13. m - mass of water moving along containers. Equating these two equations, we obtain: P h = W; (h 1 -h 2 ) = C 2 / 2g.

Для минимальной длины волны, равной λ=51, и соответственно минимальной скорости 8,9 м/с ее движения получаем h1-h2 ≈ 4 м. Для более длинных волн разность в уровнях повышается, доходя до 15,5 м при длине волны 195 м. Для того чтобы утилизировать этот избыточный перепад давления и используется дополнительный водонапорный бак 13а, вмещающий большее количество жидкости. Жидкость бака 13а свободно проходит в бак 13. Датчик давления воды 20 измеряет суммарное давление водяного столба в нижнем баке 13 водонапорной башни. Сигналы датчика 20 воздействуют на регулятор 21 напора воды, поступающей на турбину электрогенератора 15. При большем давлении в нижнем баке расход воды увеличивается, и электрогенератор 15 будет вырабатывать большее количество энергии, что позволяет повысить энергоотдачу при повышенном волнении моря.For the minimum wavelength equal to λ = 51, and accordingly the minimum speed of 8.9 m / s of its movement, we obtain h 1 -h 2 ≈ 4 m. For longer waves, the difference in levels increases, reaching 15.5 m at a wavelength 195 m. In order to utilize this excess pressure drop, an additional water tank 13a is used, which holds a larger amount of liquid. The liquid of the tank 13a flows freely into the tank 13. The water pressure sensor 20 measures the total pressure of the water column in the lower tank 13 of the water tower. The signals of the sensor 20 act on the regulator 21 of the pressure of the water entering the turbine of the electric generator 15. With a higher pressure in the lower tank, the water flow increases, and the electric generator 15 will generate a greater amount of energy, which allows to increase energy efficiency with increased sea waves.

Дополнительное преимущество данного устройства для получения электроэнергии на основе использования морских волн состоит в том, что оно просто в изготовлении и не требуют точного исполнения. Мощность, вырабатываемая электрогенератором, зависит от объема емкостей. Подобные устройства удобно размещать в прибрежной зоне для питания электроэнергией ближайших строений.An additional advantage of this device for generating electricity based on the use of sea waves is that it is easy to manufacture and does not require accurate execution. The power generated by the electric generator depends on the capacity of the tanks. Such devices are conveniently placed in the coastal zone to power the nearest buildings.

Claims (3)

1. Устройство для получения электроэнергии на основе использования морских волн, содержащее преобразователь энергии морских волн, выполненный в виде набора последовательно соединенных и сообщающихся между собой через обратные запорные клапаны емкостей, расположенных по ходу движения волн, и приводящий к накоплению жидкости в аккумуляторе гидропотенциальной энергии, выполненном в виде водонапорной башни, создающей необходимый напор воды для турбины электрогенератора, вырабатывающего электроэнергию, отличающееся тем, что емкости в верхней части снабжены дополнительными обратными запорными клапанами, пропускающими воду внутрь емкостей при прохождении над ними волн.1. A device for generating electricity based on the use of sea waves, comprising a transformer of energy of sea waves, made in the form of a set of tanks connected in series and connected to each other through check valves and located in the direction of travel of the waves and leading to the accumulation of liquid in the accumulator of hydropotential energy, made in the form of a water tower, creating the necessary pressure of water for a turbine of an electric generator generating electricity, characterized in that the capacities in The parts are equipped with additional check valves that allow water to enter the tanks when waves pass over them. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что водонапорная башня состоит из двух сообщающихся баков.2. The device according to claim 1, characterized in that the water tower consists of two communicating tanks. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что водонапорная башня содержит датчик давления воды, воздействующий на регулятор напора воды, поступающей на турбину электрогенератора. 3. The device according to p. 1, characterized in that the water tower contains a water pressure sensor acting on the regulator of the pressure of water entering the turbine of the electric generator.
RU2014124168/06A 2014-06-16 2014-06-16 Device for electric power generation based on sea waves use RU2559098C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014124168/06A RU2559098C1 (en) 2014-06-16 2014-06-16 Device for electric power generation based on sea waves use

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014124168/06A RU2559098C1 (en) 2014-06-16 2014-06-16 Device for electric power generation based on sea waves use

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2559098C1 true RU2559098C1 (en) 2015-08-10

Family

ID=53796209

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014124168/06A RU2559098C1 (en) 2014-06-16 2014-06-16 Device for electric power generation based on sea waves use

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2559098C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2656527C2 (en) * 2015-02-25 2018-06-05 Владимир Иванович Проценко Tidal pump

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU121555A1 (en) * 1958-09-16 1958-11-30 А.А. Рожновский Water tower towers
US4514977A (en) * 1981-09-21 1985-05-07 Bowen Collin W Water lift system
JPH0361672A (en) * 1988-03-10 1991-03-18 Shiitex:Kk Float type wave motion pump
RU90496U1 (en) * 2009-07-01 2010-01-10 Константин Михайлович Михайлов WAVE POWER INSTALLATION
US8008795B2 (en) * 2007-10-15 2011-08-30 Cummins Generator Technologies Limited Power generation system, wind turbine, and a method of controlling the wind turbine for supplying power to an electrical grid

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU121555A1 (en) * 1958-09-16 1958-11-30 А.А. Рожновский Water tower towers
US4514977A (en) * 1981-09-21 1985-05-07 Bowen Collin W Water lift system
JPH0361672A (en) * 1988-03-10 1991-03-18 Shiitex:Kk Float type wave motion pump
US8008795B2 (en) * 2007-10-15 2011-08-30 Cummins Generator Technologies Limited Power generation system, wind turbine, and a method of controlling the wind turbine for supplying power to an electrical grid
RU90496U1 (en) * 2009-07-01 2010-01-10 Константин Михайлович Михайлов WAVE POWER INSTALLATION

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2656527C2 (en) * 2015-02-25 2018-06-05 Владимир Иванович Проценко Tidal pump

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2528298T3 (en) An ocean wave energy utilization system
US7969033B2 (en) Buoyancy energy cell
AU2010101355A4 (en) Seesaw-type wave power generating device
US6781253B2 (en) Converting ocean energy into electrical energy using bourdon tubes and cartesian divers
US10047718B2 (en) Electrical generation system based on tidal flow
US6476512B1 (en) Electricity generating wave pipe (or EGWaP)
US20110221209A1 (en) Buoyancy Energy Cell
WO2010136782A2 (en) Energy harnessing device
US9551316B2 (en) Device and method for generating power using buoyancy
CN103867422A (en) Flexible telescopic cylinder ocean tide water pumping device
JP2016517923A (en) Submersible hydroelectric generator device and method for draining water from such device
US10316481B2 (en) Shore protection infrastructure equipped with means for recovering energy from wave motion
RU2559098C1 (en) Device for electric power generation based on sea waves use
CN105020088A (en) Atmospheric pressure and earth gravity power generation device
RU2559212C1 (en) Method of sea waves use for electric power generation
WO2013176535A1 (en) Independent wave capture module that converts ocean waves into electrical energy
MX2010004253A (en) Sequential wave capture system that converts ocean waves into electrical energy.
CA2499018A1 (en) Ocean wave hydraulic air compressor
ES2526240B1 (en) Mechanical system for generating electric power from wave energy
ES2528334B2 (en) Submersible device for energy use of the difference in water level, for a pumping, storage and turbination system and procedure, in order to obtain electrical energy
GB2459441A (en) Oscillating-water-column wave-energy device having a helical column
CN103982368B (en) Floating box type tidal power generating device
RU2633497C2 (en) Tidal power plant power module
WO2013024268A1 (en) Energy harnessing device
ITUB20155352A1 (en) RECOVERY SYSTEM AND ENERGY ACCUMULATION RECEIVED BY A WAVE MOTORCYCLE

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190617