RU2567916C1

RU2567916C1 - Float wave power plant (versions)

Info

Publication number: RU2567916C1
Application number: RU2014138269/06A
Authority: RU
Inventors: Алексей Петрович Сеньков; Андрей Алексеевич Сеньков
Original assignee: Алексей Петрович Сеньков; Андрей Алексеевич Сеньков
Priority date: 2014-09-22
Filing date: 2014-09-22
Publication date: 2015-11-10

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: float wave power plant comprises streamline tight float 1, unit 4 fixed at float 1 with hanging over rope wire 5, to which end vertical pendulum 6 is fixed, electric generator 12 and anchor 11 dropped to the bottom. Auxiliary unit 10 is fixed at float 1. Between unit 4 and auxiliary unit 10 at float 1 there are two drums 7 and 8 connected by their axes, and rope wire 5 is wound on one of them with pendulum 6 fixed to the end of rope wire, while rope wire 9 is wound on the other drum 9, and this rope wire is hung over auxiliary unit 10 and fixed to anchor 11. Winding direction of rope wires 5 and 9 to the first and second drums 7 and 8 is opposite. Rotor of electric generator 12 is connected to the common axis of drums 7 and 8.

EFFECT: reduced weight and dimensions of float wave power plant and improved reliability of its operation.

4 cl, 12 dwg

Description

Изобретение относится к производству электроэнергии, в частности без отрицательного воздействия на окружающую среду, путем преобразования энергии волн.The invention relates to the production of electricity, in particular without negative impact on the environment, by converting wave energy.

Аналогом является, например, поплавковая волновая электростанция (патент РФ №2037642, опубл. 19.06.1995). Поплавковая волновая электростанция содержит вертикально расположенный герметичный корпус с размещенным в нем преобразователем энергии, выполненным в виде линейного электрогенератора. Обмотка якоря электрогенератора закреплена на внутренней стенке корпуса, а индуктор выполнен в виде инерционной массы с постоянными магнитами, установленный с возможностью возвратно-поступательного перемещения посредством упругих элементов.An analogue is, for example, a float wave power plant (RF patent No. 2037642, publ. 06/19/1995). The float wave power plant contains a vertically sealed enclosure with an energy converter located in it, made in the form of a linear electric generator. The winding of the armature of the generator is fixed on the inner wall of the housing, and the inductor is made in the form of an inertial mass with permanent magnets, mounted with the possibility of reciprocating movement by means of elastic elements.

Наиболее близка к предлагаемой поплавковой волновой электростанции поплавковая волновая электростанция (патент РФ №2513070, опубл. 20.04.2014). В прототипе поплавковая волновая электростанция содержит обтекаемый герметичный поплавок и вертикально расположенный внутри поплавка цилиндрический корпус с размещенным в нем маятником. Маятник подвешен к концу троса, который переброшен через блок, установленный на вращающейся оси, а другой конец этого троса прикреплен к якорю, установленному на дне. К вращающейся оси блока присоединен ротор электрического генератора с постоянными магнитами, статор которого закреплен на цилиндрическом корпусе.Closest to the proposed float wave power plant is a float wave power station (RF patent No. 2513070, publ. 04/20/2014). In the prototype, a float wave power plant comprises a streamlined sealed float and a cylindrical body vertically located inside the float with a pendulum housed therein. The pendulum is suspended from the end of the cable, which is thrown through a block mounted on a rotating axis, and the other end of this cable is attached to an anchor mounted on the bottom. The rotor of the unit is attached to the rotor of an electric generator with permanent magnets, the stator of which is mounted on a cylindrical body.

При воздействии волн на поплавковую волновую электростанцию, выполненную по патенту РФ №2513070, возникают вертикальные колебания поплавка и маятника, размещенного внутри цилиндрического корпуса, маятник создает постоянное натяжение троса переброшенного через блок, вал которого соединен с валом электрического генератора с постоянными магнитами. При колебаниях поплавка и маятника блок будет поворачиваться и поворачивать ротор электрического генератора. При вращении ротора электрический генератор преобразует механическую энергию вращения ротора в электрическую энергию.When the waves act on the float wave power station, made according to RF patent No. 2513070, vertical vibrations of the float and the pendulum occur inside the cylindrical body, the pendulum creates a constant tension of the cable thrown through the block, the shaft of which is connected to the shaft of an electric generator with permanent magnets. When the float and the pendulum oscillate, the block will rotate and rotate the rotor of the electric generator. When the rotor rotates, an electric generator converts the mechanical energy of rotation of the rotor into electrical energy.

Основными недостатками прототипа являются низкая надежность, а также большие габариты, масса и высокая стоимость.The main disadvantages of the prototype are low reliability, as well as large dimensions, weight and high cost.

Низкая надежность поплавковой волновой электростанции обусловлена тем, что при колебаниях поплавка и маятника мокрый трос может проскальзывать по боковой поверхности блока, через который трос переброшен. Следует учесть, что ротор электрического генератора, вал которого соединен с блоком, имеет существенный момент инерции. Кроме того, при преобразовании механической энергии в электрическую энергию генератор будет создавать тормозной момент, приложенный к блоку. Поэтому при возвратно-поступательном движении маятника и троса проскальзывание троса по блоку практически неизбежно. При проскальзывании троса по боковой поверхности блока угол поворота блока и ротора электрического генератора, соединенного с блоком, при смещении троса будет меньше, чем при отсутствии проскальзывания, и количество вырабатываемой генератором электроэнергии снизится.The low reliability of the float wave power plant is due to the fact that with the vibrations of the float and the pendulum, the wet cable can slip along the side surface of the block through which the cable is thrown. It should be noted that the rotor of an electric generator, the shaft of which is connected to the block, has a significant moment of inertia. In addition, when converting mechanical energy into electrical energy, the generator will create a braking torque applied to the unit. Therefore, with the reciprocating movement of the pendulum and the cable, the slipping of the cable along the block is almost inevitable. When the cable slides along the side surface of the block, the angle of rotation of the block and the rotor of the electric generator connected to the block, when the cable is displaced, will be less than in the absence of slippage, and the amount of electricity generated by the generator will decrease.

Большие габариты и масса обусловлены наличием в конструкции вертикально расположенного цилиндрического корпуса, внутри которого перемещается маятник. Цилиндрический корпус в прототипе предназначен для того, чтобы исключить при колебаниях маятника переплетение конца троса, на котором закреплен маятник, и конца троса, прикрепленного к якорю. Перемещение поплавка и маятника при колебаниях в вертикальном направлении равно высоте волны, и чтобы исключить возможность переплетения концов троса, длина цилиндрического корпуса должна быть не менее высоты волны. Высота волны в штормовую погоду может составлять более 10 метров, и значит, длина цилиндрического корпуса должна быть также более 10 метров. Цилиндрический корпус подобных размеров увеличивает габариты, массу и стоимость поплавковой волновой электростанции.Large dimensions and weight are due to the presence in the structure of a vertically arranged cylindrical body, inside which the pendulum moves. The cylindrical body in the prototype is designed to exclude, during oscillations of the pendulum, the interlacing of the end of the cable on which the pendulum is fixed and the end of the cable attached to the anchor. The movement of the float and the pendulum during oscillations in the vertical direction is equal to the height of the wave, and in order to exclude the possibility of entanglement of the ends of the cable, the length of the cylindrical body must be at least the height of the wave. The height of the wave in stormy weather can be more than 10 meters, which means that the length of the cylindrical body must also be more than 10 meters. A cylindrical housing of similar dimensions increases the size, weight and cost of a float wave power plant.

Предлагаемое изобретение позволит создать поплавковую волновую электростанцию с более высокой надежностью, а также с меньшими габаритами, массой и стоимостью.The present invention will allow you to create a float wave power plant with higher reliability, as well as with smaller dimensions, weight and cost.

Это достигается тем, что в поплавковой волновой электростанции, содержащей обтекаемый герметичный поплавок, блок, закрепленный на поплавке, через который переброшен трос, к концу которого прикреплен вертикальный маятник, электрический генератор и якорь, установленный на дне, согласно изобретению, на поплавке закреплен дополнительный блок, а между первым и дополнительным блоком на поплавке установлены два барабана, соединенные осями, на один из них намотан трос, к концу которого прикреплен маятник, а на другой барабан намотан трос, переброшенный через дополнительный блок и прикрепленный к якорю, при этом направление намотки тросов на первый и второй барабаны противоположное, и к общей оси барабанов присоединен ротор электрического генератора.This is achieved by the fact that in a float wave power plant containing a streamlined sealed float, a block mounted on a float through which a cable is thrown, to the end of which a vertical pendulum is attached, an electric generator and an anchor mounted on the bottom, according to the invention, an additional block is fixed on the float and between the first and the additional block on the float there are two reels connected by axes, a cable is wound on one of them, a pendulum is attached to the end of it, and a cable is wound on the other drum, sewn through an additional block and attached to the anchor, while the direction of winding the cables on the first and second drums is opposite, and the rotor of the electric generator is attached to the common axis of the drums.

Снижение габаритов, массы и стоимости поплавковой волновой электростанции также достигается установкой между общей осью барабанов и ротором генератора мультипликатора.The reduction in size, weight and cost of the float wave power plant is also achieved by installing a multiplier between the common axis of the drums and the rotor of the generator.

Мощность поплавковой волновой электростанции зависит от массы и длины вертикального перемещения маятника при воздействии на поплавковую волновую электростанцию волны. В прототипе длина вертикального перемещения поплавка и, значит, смещения троса на блоке, с осью которого соединен вал генератора, не может превышать высоты волны Н. Число оборотов ротора генератора за половину периода Т следования волны будет равно H/π·D, где D - диаметр блока. При этом средняя частота вращения блока и ротора генератора будет равна п=2H/π·D·T. Например, при Н=2 м, D=0,4 м и Т=5 с, получим среднюю частоту вращения ротора генератора п=0,64 об/с или п=38 об/мин. Генератор с такой низкой частотой вращения будет иметь значительные габариты и массу. Механическая энергия, которую генератор получает при колебаниях поплавка на волнах от блока и может преобразовать в электрическую энергию, за период Т следования волны примерно равна W=m·g·2H, где m - масса маятника. Соответственно механическая мощность прототипа Р=m·g·2Н/Т. Для получения существенной мощности поплавковой волновой электростанции необходимо использовать маятник со значительной массой. Например, для получения механической мощности Р=10 кВт при Н=2 м и N=5 с необходим маятник массой m около 1250 кг. Высокая стоимость прототипа обусловлена большими габаритами и массой генератора и маятника, а также большой грузоподъемностью троса, который должен удерживать маятник большой массы.The power of a float wave power plant depends on the mass and length of the vertical movement of the pendulum when a wave is exposed to the float wave power plant. In the prototype, the length of the vertical movement of the float and, therefore, the displacement of the cable on the block with the axis of the generator shaft cannot exceed the height of the wave N. The number of revolutions of the generator rotor for half the period T of the wave will be equal to H / π · D, where D - block diameter. In this case, the average rotation frequency of the block and the rotor of the generator will be equal to n = 2H / π · D · T. For example, at H = 2 m, D = 0.4 m and T = 5 s, we obtain the average rotational speed of the generator rotor n = 0.64 r / s or n = 38 r / min. A generator with such a low speed will have significant dimensions and weight. The mechanical energy that the generator receives when the float vibrates from the block and can convert it into electrical energy is approximately equal to W = m · g · 2H for the period T of the wave following, where m is the mass of the pendulum. Accordingly, the mechanical power of the prototype P = m · g · 2H / T. To obtain significant power float wave power plants it is necessary to use a pendulum with a significant mass. For example, to obtain a mechanical power of P = 10 kW at H = 2 m and N = 5 s, a pendulum with a mass m of about 1250 kg is required. The high cost of the prototype is due to the large dimensions and mass of the generator and the pendulum, as well as the large carrying capacity of the cable, which should hold the pendulum of large mass.

Предлагаемое изобретение по второму варианту позволит создать поплавковую волновую электростанцию, имеющую генератор и маятник с меньшими массами и габаритами, трос с меньшей грузоподъемностью и меньшей стоимостью по сравнению с прототипом одинаковой мощности.The present invention according to the second embodiment will allow you to create a float wave power plant having a generator and a pendulum with smaller masses and dimensions, a cable with lower carrying capacity and lower cost compared to the prototype of the same power.

Это достигается тем, что в поплавковой волновой электростанции, содержащей обтекаемый герметичный поплавок, блок, закрепленный на поплавке, через который переброшен трос, к концу которого прикреплен вертикальный маятник, электрический генератор и якорь, установленный на дне, согласно изобретению, на поплавке установлена стойка, на которой закреплены неподвижные блоки полиспаста, к крюковой обойме подвижных блоков полиспаста прикреплен один конец якорной цепи, а второй конец цепи присоединен к якорю, между стойкой и блоком на поплавке установлены два соединенные валами барабана, на один из барабанов наматывается трос, второй конец которого прикреплен к маятнику, а на другой барабан наматывается трос полиспаста, при этом направление намотки тросов на первый и второй барабаны противоположное, и к общей оси барабанов присоединен ротор электрического генератора.This is achieved by the fact that in a float wave power plant containing a streamlined sealed float, a unit mounted on a float through which a cable is thrown, to the end of which a vertical pendulum, an electric generator and an anchor mounted on the bottom are attached, according to the invention, a stand is installed on the float, on which the fixed pulley blocks are fixed, one end of the anchor chain is attached to the hook clip of the movable pulley blocks, and the second end of the chain is attached to the anchor, between the rack and the block on the float at two compounds of the drum shafts tanovleny on one of the reels spooled wire rope, the second end of which is attached to the pendulum and on the other reel wound rope pulley block, wherein the winding direction of the cables to the first and second drums are opposite and to a common drum axis coupled rotor of the electric generator.

На фиг. 1, 2 и 3 показана схема первого варианта предлагаемой поплавковой волновой электростанции повышенной надежности, имеющей меньшие массу, габариты и стоимость, и положение поплавковой электростанции на спокойной поверхности воды. На фиг. 4 - работа первого варианта поплавковой волновой электростанции при подъеме поплавка на гребень волны. На фиг. 5 показана работа первого варианта поплавковой волновой электростанции при спуске поплавка с гребня волны. На фиг. 6 показана схема первого варианта поплавковой волновой электростанции с электрическим генератором, имеющим меньшую массу и габариты.In FIG. 1, 2 and 3 show a diagram of the first embodiment of the proposed float wave power plant of increased reliability, having lower mass, dimensions and cost, and the position of the float power plant on a calm surface of the water. In FIG. 4 - operation of the first version of the float wave power plant when lifting the float to the crest of the wave. In FIG. 5 shows the operation of the first embodiment of the float wave power plant when the float is lowered from the wave crest. In FIG. 6 shows a diagram of a first embodiment of a float wave power plant with an electric generator having a lower mass and dimensions.

На фиг. 7, 8 и 9 показана схема второго варианта предлагаемой поплавковой волновой электростанции при ее положении на спокойной поверхности воды. На фиг. 10 показана работа второго варианта поплавковой волновой электростанции при подъеме поплавка на гребень волны. На фиг. 11 показана работа второго варианта поплавковой волновой электростанции при спуске поплавка с гребня волны. На фиг. 12 показана схема второго варианта поплавковой волновой электростанции с электрическим генератором, имеющим меньшую массу и габариты.In FIG. 7, 8 and 9 show a diagram of a second embodiment of the proposed float wave power plant with its position on a calm surface of the water. In FIG. 10 shows the operation of the second embodiment of the float wave power plant when lifting the float to the crest of the wave. In FIG. 11 shows the operation of the second embodiment of the float wave power plant during the descent of the float from the wave crest. In FIG. 12 shows a diagram of a second embodiment of a float wave power plant with an electric generator having a lower mass and dimensions.

На фиг. 1 показана схема первого варианта поплавковой волновой электростанции со стороны носа поплавка, на фиг. 2 - сечение поплавковой волновой электростанции по линии А-А, а на фиг. 3 - вид поплавковой волновой электростанции сверху. Изображенная на фиг. 1, 2 и 3 поплавковая волновая электростанция имеет герметичный поплавок 1 с двумя корпусами, каждый из которых снабжен килем 2. Корпусы поплавка 1 соединены общим настилом 3, образуя катамаран. На кормовой части поплавка закреплен блок 4, через который переброшен трос 5, к концу которого присоединен маятник 6. Второй конец троса 5 намотан на барабан 7. Ось барабана 7 соединена с осью барабана 8. На барабан 8 намотан трос 9, переброшенный через дополнительный блок 10, установленный на носовой части поплавка. Направление намотки троса 5 на барабан 7 и троса 9 на барабан 8 противоположное. Трос 9 прикреплен к якорю 11, установленному на дне. К общей оси барабанов 7 и 8 присоединен ротор электрического генератора 12.In FIG. 1 shows a diagram of a first embodiment of a float wave power station from the nose of the float, FIG. 2 is a sectional view of a float wave power plant along line AA, and in FIG. 3 is a top view of a float wave power plant. Depicted in FIG. 1, 2 and 3, the float wave power station has a sealed float 1 with two bodies, each of which is equipped with a keel 2. The bodies of the float 1 are connected by a common flooring 3, forming a catamaran. A block 4 is fixed on the aft part of the float, through which a cable 5 is thrown, to the end of which a pendulum is connected 6. The second end of the cable 5 is wound on the drum 7. The axis of the drum 7 is connected to the axis of the drum 8. A cable 9 is wound on the drum 8, thrown through an additional block 10 mounted on the bow of the float. The direction of winding the cable 5 to the drum 7 and the cable 9 to the drum 8 is the opposite. The cable 9 is attached to the anchor 11 mounted on the bottom. The rotor of the electric generator 12 is attached to the common axis of the drums 7 and 8.

На фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3 показано положение поплавковой волновой электростанции при отсутствии волн. Маятник 6 своим весом создает силу натяжения троса 5, под действием которой соединенные валами барабаны 7 и 8 поворачиваются. При этом маятник 6 опускается, трос 5 сматывается с барабана 7, а трос 9 наматывается на барабан 8. Опускание маятника 5 и вращение барабанов 7 и 8 закончится, когда поплавковая волновая электростанция расположится над якорем 11, и сила натяжения троса 9 компенсирует силу натяжения троса 5. Положение элементов электростанции при отсутствии волн не изменяется, и электроэнергия не вырабатывается.In FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 3 shows the position of the float wave power plant in the absence of waves. The pendulum 6 with its weight creates the tension force of the cable 5, under the action of which the reels 7 and 8 connected by shafts rotate. In this case, the pendulum 6 is lowered, the cable 5 is wound from the drum 7, and the cable 9 is wound on the drum 8. The lowering of the pendulum 5 and the rotation of the drums 7 and 8 will end when the float wave power station is located above the armature 11, and the tension force of the cable 9 compensates for the tension force of the cable 5. The position of the elements of the power plant in the absence of waves does not change, and electricity is not generated.

При подходе волны поплавок 1 под действием силы Архимеда всплывает на гребень волны (фиг. 4), и расстояние носовой части поплавка 1, на которой расположен дополнительный блок 10, от дна увеличивается. Натяжение троса 9 возрастает, трос 9 сматывается с барабана 8 и вращает барабан 8 вместе с барабаном 7. При вращении барабана 7 трос 5 наматывается на барабан 7, поднимая маятник 6. При вращении барабанов 7 и 8 будет вращаться также и ротор электрического генератора 12, и электрический генератор 12 преобразует механическую энергию вращения ротора в электрическую энергию.When the wave approaches, the float 1 under the influence of the Archimedes force emerges on the crest of the wave (Fig. 4), and the distance of the bow of the float 1, on which the additional block 10 is located, from the bottom increases. The tension of the cable 9 increases, the cable 9 is wound from the drum 8 and rotates the drum 8 together with the drum 7. When the drum 7 is rotated, the cable 5 is wound on the drum 7, raising the pendulum 6. When the drums 7 and 8 are rotated, the rotor of the electric generator 12 will also rotate. and an electric generator 12 converts the mechanical energy of rotation of the rotor into electrical energy.

При спуске поплавка 1 с гребня волны (фиг. 5) расстояние носовой части поплавка 1 до дна уменьшается и уменьшается натяжение троса 9. Подвешенный в воде маятник 6 создает постоянное натяжение троса 5, и по мере опускания носовой части поплавка 1 маятник 6 будет опускаться и сматывать трос 5 с барабана 7, вращая барабаны 7 и 8. При вращении барабана 8 трос 9 будет наматываться на барабан 8. Вместе с барабанами 7 и 8 будет вращаться ротор электрического генератора 12, и электрический генератор 12 преобразует механическую энергию вращения ротора в электрическую энергию.When the float 1 descends from the wave crest (Fig. 5), the distance of the bow of the float 1 to the bottom decreases and the tension of the cable 9 decreases. The pendulum 6 suspended in water creates a constant tension of the cable 5, and as the bow of the float 1 lowers, the pendulum 6 will lower and wind the cable 5 from the drum 7 by rotating the reels 7 and 8. When the drum 8 is rotated, the cable 9 will be wound on the drum 8. Together with the reels 7 and 8, the rotor of the electric generator 12 will rotate, and the electric generator 12 converts the mechanical energy of rotation of the rotor into electric ical energy.

В предлагаемой поплавковой волновой электростанции проскальзывание тросов 5 и 9 на барабанах 7 и 8 исключено, так как тросы 5 и 9 намотаны на барабаны 7 и 8. Надежность работы поплавковой волновой электростанции будет существенно выше. Цилиндрический корпус, в котором в прототипе перемещается маятник, здесь не нужен, так как трос 9, прикрепленный к якорю 11, и трос 5, прикрепленный к маятнику 6, расположены на расстоянии длины корпуса поплавка 1 и можно выбрать такую длину поплавка 1, чтобы исключить переплетение тросов 5 и 9. Исключение из конструкции поплавковой волновой электростанции громоздкого цилиндрического корпуса, в котором в прототипе перемещается маятник, снижает общую массу, габариты и стоимость поплавковой волновой электростанции.In the proposed float wave power plant, slippage of the cables 5 and 9 on the reels 7 and 8 is excluded, since the cables 5 and 9 are wound on the drums 7 and 8. The reliability of the float wave power plant will be significantly higher. The cylindrical body in which the pendulum moves in the prototype is not needed here, since the cable 9 attached to the armature 11 and the cable 5 attached to the pendulum 6 are located at a distance of the length of the body of the float 1 and you can choose such a length of the float 1 to exclude interweaving of cables 5 and 9. Exclusion from the design of the float wave power plant of a bulky cylindrical body, in which the pendulum moves in the prototype, reduces the total weight, dimensions and cost of the float wave power plant.

Для еще большего снижения стоимости поплавковой волновой электростанции между общей осью барабанов 7 и 8 и ротором электрического генератора 12 установлен мультипликатор 13 (фиг. 6). Мультипликатор 13 позволит при той же самой высоте волны и угле поворота барабанов 7 и 8 повысить частоту вращения ротора электрического генератора 12. При повышении частоты вращения масса, габариты и стоимость электрического генератора 12, а значит, и стоимость поплавковой волновой электростанции, в целом снижаются.To further reduce the cost of the float wave power plant, a multiplier 13 is installed between the common axis of the drums 7 and 8 and the rotor of the electric generator 12 (Fig. 6). The multiplier 13 will allow for the same wave height and rotation angle of the drums 7 and 8 to increase the rotational speed of the rotor of the electric generator 12. With an increase in the rotational speed, the mass, dimensions and cost of the electric generator 12, and hence the cost of the float wave power station, are generally reduced.

На фиг. 7 показана схема второго варианта поплавковой волновой электростанции со стороны носа поплавка, на фиг. 8 - сечение по линии А-А, а на фиг. 9 - вид поплавковой волновой электростанции сверху. Изображенная на фиг. 7, фиг. 8 и фиг. 9 поплавковая волновая электростанция имеет герметичный поплавок 1 с двумя корпусами. Каждый корпус 1 снабжен килем 2. Корпусы поплавка 1 соединены общим настилом 3, образуя катамаран. На носовой части поплавка 1 установлена стойка 14. На стойке 14 закреплены неподвижные блоки 15 полиспаста. Подвижные блоки полиспаста установлены на крюковой обойме 16. К крюковой обойме 16 прикреплен конец цепи 17, а другой конец цепи 17 присоединен к якорю 11, расположенному на дне водоема. Через неподвижные блоки 15 полиспаста и подвижные блоки, установленные на крюковой обойме 16, переброшен трос 18. Один конец троса 18 прикреплен к стойке 14, а второй конец троса 18 намотан на барабан 8. С осью барабана 8 соединена ось барабана 7, на который намотан трос 5, переброшенный через блок 4. К концу троса 5 прикреплен маятник 6. К общей оси барабанов 7 и 8 присоединен вал электрического генератора 12.In FIG. 7 shows a diagram of a second embodiment of a float wave power station from the nose of the float, FIG. 8 is a section along line AA, and in FIG. 9 is a top view of a float wave power plant. Depicted in FIG. 7, FIG. 8 and FIG. 9 float wave power station has a sealed float 1 with two buildings. Each body 1 is equipped with a keel 2. The bodies of the float 1 are connected by a common flooring 3, forming a catamaran. On the bow of the float 1 is installed rack 14. On the rack 14 fixed blocks 15 of the pulley are fixed. The moving blocks of the chain hoist are mounted on a hook clip 16. An end of the chain 17 is attached to the hook clip 16 and the other end of the chain 17 is attached to the anchor 11 located at the bottom of the reservoir. The cable 18 is thrown through the fixed blocks 15 of the chain block and movable blocks mounted on the hook ring 16. One end of the cable 18 is attached to the rack 14, and the other end of the cable 18 is wound on the drum 8. The axis of the drum 7 is connected to the axis of the drum 8, on which it is wound a cable 5 thrown through the block 4. A pendulum 6 is attached to the end of the cable 5. A shaft of an electric generator 12 is connected to the common axis of the drums 7 and 8.

На фиг. 7, фиг. 8 и фиг. 9 показано положение поплавковой волновой электростанции при отсутствии волн. Маятник 6 своим весом создает силу натяжения троса 5, под действием которой соединенные валами барабаны 7 и 8 поворачиваются, и на барабан 8 наматывается трос 18, при этом крюковая обойма 16 полиспаста поднимается, натягивая цепь 17. Натяжение цепи 17 заставляет поплавковую волновую электростанцию расположиться над якорем 11. Положение элементов электростанции при отсутствии волн не изменяется и электроэнергия не вырабатывается.In FIG. 7, FIG. 8 and FIG. 9 shows the position of the float wave power plant in the absence of waves. The pendulum 6, by its weight, creates the tension force of the cable 5, under the influence of which the reels 7 and 8 connected by shafts rotate, and the cable 18 is wound around the drum 8, while the hook clip 16 of the chain hoist rises, pulling the chain 17. The tension of the chain 17 makes the float wave power station sit above anchor 11. The position of the elements of the power plant in the absence of waves does not change and electricity is not generated.

При подходе волны поплавок 1 под действием силы Архимеда всплывает на гребень волны (фиг. 10) и расстояние носовой части поплавка 1, на которой установлена стойка 14, от дна увеличивается. Длина цепи 17 и расстояние от крюковой обоймы 16 до дна не может измениться, поэтому при подъеме носовой части поплавка 1 со стойкой 14 изменяется расстояние между крюковой обоймой 16 и неподвижными блоками 15 полиспаста. Трос 18 натягивается и сматывается с барабана 8, вращая барабан 8 и соединенные с барабаном 8 барабан 7 и ротор электрического генератора 12. При вращении барабана 7 трос 5 наматывается на барабан 7 и поднимает маятник 6. У изображенного на фиг. 7-10 полиспаста, состоящего из двух подвижных блоков на крюковой обойме 16 и двух неподвижных блоков 15, закрепленных на стойке 14, передаточное число составляет четыре, поэтому при подъеме носовой части поплавка 1, на которой установлена стойка 14, на высоту волны Н, смещение троса 18, троса 5 и длина вертикального смещения маятника 6 составит 4Н. При вращении барабанов 7 и 8 будет вращаться также и ротор электрического генератора 12, и электрический генератор 12 преобразует механическую энергию вращения ротора в электрическую энергию.When the wave approaches, the float 1 under the influence of the Archimedes force emerges on the wave crest (Fig. 10) and the distance of the bow of the float 1, on which the stand 14 is mounted, from the bottom increases. The length of the chain 17 and the distance from the hook clip 16 to the bottom cannot change, so when lifting the bow of the float 1 with the rack 14, the distance between the hook clip 16 and the fixed blocks of the chain hoist 15 changes. The cable 18 is pulled and wound from the drum 8, rotating the drum 8 and the drum 7 and the rotor of the electric generator 12 connected to the drum 8. When the drum 7 is rotated, the cable 5 is wound on the drum 7 and lifts the pendulum 6. At the one shown in FIG. 7-10 polyspast, consisting of two movable blocks on the hook clip 16 and two fixed blocks 15 mounted on the rack 14, the gear ratio is four, so when lifting the bow of the float 1, on which the rack 14 is mounted, to a wave height of H, the offset cable 18, cable 5 and the length of the vertical displacement of the pendulum 6 will be 4N. During the rotation of the drums 7 and 8, the rotor of the electric generator 12 will also rotate, and the electric generator 12 converts the mechanical energy of rotation of the rotor into electrical energy.

При спуске поплавка 1 с гребня волны (фиг. 11) расстояние носовой части поплавка 1, на которой установлена стойка 14, до дна уменьшается, и уменьшается натяжение троса 18. Подвешенный в воде маятник 6 создает постоянное натяжение троса 5, и по мере опускания носовой части поплавка 1 со стойкой 14 маятник 6 будет опускаться и сматывать трос 5 с барабана 7. При смещении троса 5 будет вращаться барабан 7, вместе с которым будет вращаться также барабан 8, выбирая трос 18. Вместе с барабанами 7 и 8 будет вращаться ротор электрического генератора 12, и электрический генератор 12 преобразует механическую энергию вращения ротора в электрическую энергию. Также как и при подъеме на гребень волны, благодаря наличию полиспаста, при спуске с волны высотой Н, смещение троса 5 и длина вертикального смещения маятника 6 составит 4Н.When the float 1 descends from the wave crest (Fig. 11), the distance of the bow of the float 1, on which the rack 14 is mounted, to the bottom decreases and the tension of the cable 18 decreases. The pendulum 6 suspended in water creates a constant tension of the cable 5, and as the bow drops parts of the float 1 with the stand 14, the pendulum 6 will lower and rewind the cable 5 from the drum 7. When the cable 5 is displaced, the drum 7 will rotate, along with which the drum 8 will also rotate, choosing the cable 18. Together with the reels 7 and 8, the electric rotor will rotate generator 12, and electric second generator 12 converts the mechanical energy of the rotor into electrical energy. As well as when climbing a wave crest, due to the presence of a chain hoist, when descending from a wave of height H, the displacement of the cable 5 and the length of the vertical displacement of the pendulum 6 will be 4N.

Как видно из описания, в предлагаемой поплавковой волновой электростанции смещение тросов 5 и 18 на барабанах 7 и 8, к оси которых присоединен ротор электрического генератора 12, превышает высоту волны в число раз, равное передаточному числу полиспаста (в приведенной на фиг. 7-11 схеме - в четыре раза). Соответственно частота вращения ротора генератора 12 увеличится по сравнению с прототипом также в четыре раза. Например, при тех же параметрах волны, что и при оценке прототипа Н=2 м, Т=5 с, и диаметре блока D=0,4 м, получим среднюю частоту вращения ротора генератора п=152 об/мин. Масса маятника, необходимая для получения на валу электрического генератора механической мощности Р=10 кВт из выражения Р=m·g·2Н·k/Т, где k=4 - передаточное число полиспаста, составит m=312,5 кг.As can be seen from the description, in the proposed float wave power plant, the displacement of the cables 5 and 18 on the drums 7 and 8, to the axis of which the rotor of the electric generator 12 is attached, exceeds the wave height by a factor equal to the gear ratio of the chain block (shown in Fig. 7-11 four times). Accordingly, the rotational speed of the rotor of the generator 12 will increase compared with the prototype also four times. For example, with the same wave parameters as in the evaluation of the prototype H = 2 m, T = 5 s, and the block diameter D = 0.4 m, we obtain the average rotor speed of the generator rotor n = 152 rpm. The mass of the pendulum required to obtain mechanical power P = 10 kW on the shaft of the electric generator from the expression P = m · g · 2H · k / T, where k = 4 is the gear ratio of the chain block, will be m = 312.5 kg.

В предлагаемой поплавковой волновой электростанции необходим электрический генератор с частотой вращения ротора в несколько раз выше, чем в прототипе. Как известно, при увеличении частоты вращения ротора масса, габариты и стоимость электрического генератора (если речь не идет, как в данном случае, о сверхвысоких частотах вращения) снижаются. Как показано выше, масса маятника в предлагаемой поплавковой волновой электростанции при той же самой мощности, что и прототипа, также в разы ниже, и для подвески маятника можно использовать трос с меньшей грузоподъемностью.The proposed float wave power plant requires an electric generator with a rotor speed of several times higher than in the prototype. As you know, with increasing rotor speed, the mass, dimensions and cost of the electric generator (if we are not talking about, as in this case, ultra-high speeds) are reduced. As shown above, the mass of the pendulum in the proposed float wave power plant at the same power as the prototype is also several times lower, and a cable with a lower carrying capacity can be used to suspend the pendulum.

За счет снижения массы и габаритов генератора и маятника, а также за счет снижения грузоподъемности троса предлагаемая поплавковая волновая электростанция будет иметь меньшие массу и габариты и ниже стоимость.By reducing the mass and dimensions of the generator and the pendulum, as well as by reducing the carrying capacity of the cable, the proposed float wave power plant will have lower mass and dimensions and lower cost.

Проскальзывание при смещении маятника тросов по блоку, к оси которого присоединен электрический генератор, как это сделано у прототипа, во втором варианте поплавковой волновой электростанции также исключено, так как ротор электрического генератора присоединен к оси барабанов, на которые тросы намотаны.Slipping when the pendulum of the cables moves along the block to the axis of which the electric generator is attached, as was done with the prototype, in the second version of the float wave power station it is also excluded, since the rotor of the electric generator is connected to the axis of the drums on which the cables are wound.

Для снижения стоимости второго варианта поплавковой волновой электростанции между общей осью барабанов 7 и 8 и ротором электрического генератора 12 установлен мультипликатор 13 (фиг. 12). Мультипликатор 13 позволит при той же самой высоте волны и угле поворота барабанов 7 и 8 повысить частоту вращения ротора электрического генератора 12. При повышении частоты вращения масса, габариты и стоимость электрического генератора 12, а значит и стоимость поплавковой волновой электростанции, в целом снижаются.To reduce the cost of the second variant of the float wave power plant, a multiplier 13 is installed between the common axis of the drums 7 and 8 and the rotor of the electric generator 12 (Fig. 12). The multiplier 13 will allow, at the same wave height and rotation angle of the drums 7 and 8, to increase the rotational speed of the rotor of the electric generator 12. With an increase in the rotational speed, the mass, dimensions and cost of the electric generator 12, and therefore the cost of the float wave power station, are generally reduced.

Таким образом, предлагаемая поплавковая волновой электростанция будет иметь генератор и маятник с меньшими массами и габаритами, трос с меньшей грузоподъемностью и ниже стоимость по сравнению с прототипом одинаковой мощности, а также будет более надежна.Thus, the proposed float wave power plant will have a generator and a pendulum with smaller masses and dimensions, a cable with lower carrying capacity and lower cost compared to the prototype of the same power, and will also be more reliable.

Claims

1. A float wave power plant containing a streamlined sealed float, a block mounted on a float through which a cable is thrown, to the end of which a vertical pendulum, an electric generator and an anchor mounted on the bottom are attached, characterized in that an additional block is fixed on the float, and between the first and the additional unit on the float are two drums connected by axes, a cable is wound on one of them, a pendulum is attached to the end of it, and a cable is thrown on the other drum, thrown through an additional n block and attached to the anchor, while the direction of winding the cables on the first and second drums is opposite, and the rotor of the electric generator is attached to the common axis of the drums.

2. The float wave power plant according to claim 1, characterized in that a gear multiplier is installed between the axis of the drums and the rotor of the electric generator.

3. A float wave power plant containing a streamlined sealed float, a block mounted on a float through which a cable is thrown, to the end of which a vertical pendulum is attached, an electric generator and an anchor mounted on the bottom, characterized in that a rack is mounted on the float on which are fixed fixed tackle blocks, one end of the anchor chain is attached to the hook clip of the moving tackle blocks, and the second end of the chain is attached to the anchor, between the rack and the block on the float are two e drum shaft, one of the cable reel is wound, a second end of which is attached to the pendulum and on the other chain hoist cable wound around the drum, wherein the winding direction of the cables to the first and second drums are opposite and to the common axis of the drums coupled rotor of the electric generator.

4. The float wave power station according to claim 3, characterized in that a gear multiplier is installed between the axis of the drums and the rotor of the electric generator.