RU2646523C2 - Устройство для преобразования энергии волн - Google Patents
Устройство для преобразования энергии волн Download PDFInfo
- Publication number
- RU2646523C2 RU2646523C2 RU2016128700A RU2016128700A RU2646523C2 RU 2646523 C2 RU2646523 C2 RU 2646523C2 RU 2016128700 A RU2016128700 A RU 2016128700A RU 2016128700 A RU2016128700 A RU 2016128700A RU 2646523 C2 RU2646523 C2 RU 2646523C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pendulum
- sector
- axis
- power take
- swing
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
- F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
- F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
- F03B13/16—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem"
- F03B13/20—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" wherein both members, i.e. wom and rem are movable relative to the sea bed or shore
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient
Abstract
Изобретение относится к области малой энергетики, а именно к плавучим установкам, использующим энергию морских волн. Устройство содержит плавучее основание 1, маятник 5, выполненный с возможностью качания относительно основания 1 вокруг горизонтальной оси 7, и средство отбора мощности, выполненное с возможностью взаимодействия с генератором электрической энергии 18. Ось 7 размещена на вертикальных опорах 8. Маятник 5 выполнен в плоскости качания в форме сектора, в вершине центрального угла которого помещена ось 7, дуга сектора обращена вниз. Нижняя часть сектора с обоих его торцов снабжена одинаковыми зубчатыми рейками 12. Рейки 12 жестко закреплены вдоль дуги сектора. Плоскости, содержащие средние линии зубьев реек 12, расположены перпендикулярно оси 7. В средстве отбора мощности использованы валы 14, установленные с возможностью вращения по обеим сторонам от плоскости качания маятника 5 напротив друг друга и снабженные одинаковыми зубчатыми колесами 16, выполненными с возможностью взаимодействия с рейками 12. Изобретение направлено на снижение материалоемкости и улучшение остойчивости. 4 ил.
Description
Изобретение относится к области электроэнергетики, в частности к плавучим установкам, использующим энергию морских волн.
Известно устройство для преобразования энергии волн, содержащее плавучее основание, маятник, выполненный в виде подвижного блока, размещенного на одном из звеньев двухзвенного шарнирного механизма, выполненного с возможностью качения его конечной точки по криволинейным рельсам, жестко закрепленным на плавучем основании (см. патент США №8713928, 2014 г.). Устройство также включает средство отбора мощности, выполненное с возможностью взаимодействия с генератором электрической энергии.
Недостатками данного устройства являются высокая материалоемкость и низкая надежность из-за износа под действием больших боковых сил на звеньях шарнирного механизма и криволинейных направляющих, возникающих при пространственных перемещениях массивного (до 1000 т) подвижного блока, необходимого для достижения низкой собственной частоты колебаний маятника.
Известно устройство для преобразования энергии волн, содержащее маятник с эксцентрично подвешенным на его конце массивным блоком, выполненный с возможностью качания вокруг горизонтальной оси, и два балансировочных груза, соединенных со ступицей маятника штангами, перпендикулярными к маятнику (см. заявку на патент США №2012/0227485, 2012 г.). Устройство также включает средство отбора мощности, выполненное с возможностью взаимодействия с генератором электрической энергии.
Недостатком данного устройства является высокая материалоемкость из-за наличия многотонных балансировочных грузов, размещенных на консольных горизонтальных штангах.
Известно устройство для преобразования энергии волн, содержащее герметичное плавучее основание, маятник, выполненный с возможностью качания относительно плавучего основания вокруг горизонтальной оси (см. патент США №8026620, 2011 г.). Устройство также включает средство отбора мощности с генератором электрической энергии, выполненным в виде электромагнитной системы с переменной индуктивностью, где магнит закреплен на маятнике или шарнирно с них связан.
Недостатками данного устройства являются высокая материалоемкость герметичного плавучего основания при настройке собственной частоты колебаний маятника в резонанс с длинными морскими волнами, имеющими наибольшую энергию, а также недостаточная мощность генератора из-за малой относительной скорости элементов электромагнитной системы.
Известно устройство для преобразования энергии волн, содержащее плавучее основание, маятник, выполненный с возможностью качания относительно плавучего основания вокруг горизонтальной оси, и средство отбора мощности, выполненное с возможностью взаимодействия с генератором электрической энергии (см. патент США №8198745, 2012 г.). При этом средство отбора мощности включает повышающие механические передачи от противоположных концов вала маятника к входному валу электрогенератора.
Данное устройство является наиболее близким к заявляемому решению по технической сущности и выбрано в качестве прототипа. Недостатком прототипа является высокая материалоемкость плавучего основания, несущего опоры вала маятника, механические передачи и генератор, которые в случае настройки собственной частоты колебаний маятника в резонанс с длинными морскими волнами в устройстве - прототипе расположены на большой высоте. Вторым недостатком прототипа является плохая остойчивость плавучего основания из-за верхнего расположения указанных элементов конструкции.
Задача, на решение которой направлено предлагаемое решение, выражается в снижении стоимости, в повышении надежности и в упрощении устройства для преобразования энергии волн.
Технический результат, который достигается при решении поставленной задачи, выражается в снижении материалоемкости конструкции за счет исключения тяжеловесных элементов, расположенных на большой высоте, исключения мультипликаторов, оптимизации нагружения маятника, а также в улучшении остойчивости плавучей установки на морском волнении за счет увеличения метацентрической высоты.
Поставленная задача решается тем, что устройство для преобразования энергии волн, содержащее плавучее основание, маятник, выполненный с возможностью качания относительно плавучего основания вокруг горизонтальной оси, и средство отбора мощности, выполненное с возможностью взаимодействия с генератором электрической энергии, отличается тем, что ось качания маятника размещена на вертикальных опорах, маятник выполнен в плоскости качания в форме сектора, в вершине центрального угла которого помещена ось качания маятника, дуга сектора обращена вниз, а нижняя часть сектора с обоих его торцов снабжена одинаковыми зубчатыми рейками, при этом зубчатые рейки жестко закреплены вдоль дуги сектора, а плоскости, содержащие средние линии зубьев реек, расположены перпендикулярно оси качания маятника, в средстве отбора мощности использованы валы, установленные с возможностью вращения по обеим сторонам от плоскости качания маятника напротив друг друга и снабженные одинаковыми зубчатыми колесами, выполненными с возможностью взаимодействия с зубчатыми рейками.
При этом признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.
Признаки "… ось качания маятника размещена на вертикальных опорах", "… маятник выполнен в плоскости качания в форме сектора, в вершине центрального угла которого помещена ось качания маятника, дуга сектора обращена вниз" и "… нижняя часть сектора с обоих его торцов снабжена одинаковыми зубчатыми рейками" позволяют разместить все элементы средства отбора мощности в максимально нижней части устройства и, кроме того, позволяют уменьшить массу опор маятника.
Признаки "… нижняя часть сектора с обоих его торцов снабжена одинаковыми зубчатыми рейками", "… зубчатые рейки жестко закреплены вдоль дуги сектора, а плоскости, содержащие средние линии зубьев реек, расположены перпендикулярно оси качания маятника" и "… в средстве отбора мощности использованы валы, установленные с возможностью вращения по обеим сторонам от плоскости качания маятника напротив друг друга и снабженные одинаковыми зубчатыми колесами, выполненными с возможностью взаимодействия с зубчатыми рейками" позволяют осуществить надежный отбор мощности колебаний крупногабаритного маятника без потери механического зацепления из-за тепловых или упругих деформаций маятника, и повысить частоту вращения выходного вала без применения мультипликаторов.
Сущность предлагаемого решения поясняется чертежами. На фиг. 1 представлен вид на устройство для преобразования энергии волн перпендикулярно к направлению перемещения волны. На фиг. 2 - вид на устройство вдоль направления перемещения волны (якорь условно не показан). На фиг. 3 - крайнее положение элементов устройства на склоне волны при ее подходе. На фиг. 4 - крайнее положение элементов устройства на противоположном склоне волны. На чертежах обозначено: 1 - плавучее основание, 2 - водная поверхность, 3 - якорь, 4 - лопасть, 5 - маятник, 6 - груз, 7 - ось качания маятника, 8 и 9 - вертикальные опоры, 10 и 11 - торцы сектора маятника, 12 и 13 - зубчатые рейки, 14 и 15 - валы отбора мощности маятника, 16 и 17 - зубчатые колеса, 18 и 19 - электрогенераторы. Линией А обозначена плоскость качания маятника 5, линией В - плоскость, содержащая средние линии зубьев рейки 12, линией С - плоскость, содержащая средние линии зубьев рейки 13.
Устройство для преобразования энергии волн содержит плавучее основание 1, установленное на водной поверхности 2 и удерживаемое от дрейфа с помощью якоря 3. Плавучее основание 1 вытянуто вдоль направления распространения волн и имеет в своей нижней части продольную лопасть 4, препятствующую бортовой качке. Расположение балласта (не показан), а также размеры и форма плавучего основания 1 выбираются по критерию максимума амплитуды килевой качки плавучего основания 1 на частоте волнения, соответствующей его максимальной спектральной плотности для акватории базирования устройства. Маятник 5 имеет в плоскости качания А форму сектора, в вершине центрального угла которого помещена ось качания, а дуга сектора обращена вниз. При этом конструктивно маятник 5 может быть выполнен в виде легкой фермы, в нижней части которой закреплен массивный груз 6. Радиус сектора и другие конструктивные параметры фермы, а также масса груза 6 рассчитываются таким образом, чтобы частота собственных колебаний маятника 5 совпадала с вышеуказанной частотой волнения, соответствующей его максимальной спектральной плотности для акватории базирования устройства.
Ось качания маятника 7 размещена на вертикальных опорах 8 и 9, которые закреплены на плавучем основании 1 так, что плоскость качания маятника А содержит наибольшую по длине ось плавучего основания 1 (совпадает с его диаметральной плоскостью). В нижней части сектора на торцах 10 и 11 смонтированы соответственно одинаковые зубчатые рейки 12 и 13. При этом зубчатые рейки 12 и 13 жестко закреплены вдоль дуги сектора, а плоскости В и С, содержащие средние линии зубьев реек, расположены перпендикулярно оси качания маятника 7. Валы отбора мощности маятника 14 и 15 установлены с возможностью вращения по обеим сторонам от плоскости качания маятника А напротив друг друга и снабжены одинаковыми зубчатыми колесами 16 и 17 соответственно. При этом валы отбора мощности маятника 14 и 15 связаны с электрогенераторами 18 и 19 соответственно.
Устройство для преобразования энергии волн работает следующим образом. Под действием ветровых волн на водной поверхности 2 плавучее основание 1 испытывает вертикальную и килевую качку, а продольная лопасть 4 препятствует бортовой качке. Возникающие при этом периодические отклонения опор 8 и 9 от вертикали возбуждают вращательные колебания маятника вокруг оси 7 с собственной частотой, соответствующей максимуму спектральной плотности волнения. Зубчатые рейки 12 и 13, поворачивающиеся вместе с маятником 5, взаимодействуют своими зубьями с зубчатыми колесами 16 и 17, и, тем самым, приводят во вращение валы отбора мощности маятника 14 и 15, посредством которых получают вращение роторы электрогенераторов 18 и 19. Поскольку делительные диаметры зубчатых колес 16 и 17 многократно меньше, чем удвоенный радиус дуги, на котором находятся зубчатые рейки 12 и 13, то угловая скорость вращения валов отбора мощности 14 и 15 возрастает обратно пропорционально до величин, требуемых для эффективной работы электрогенераторов. Отпадает необходимость в установке крупногабаритных и дорогостоящих мультипликаторов. Полученная на электрогенераторах 18 и 19 электроэнергия далее преобразовывается и передается потребителям на берег любым известным способом, например посредством подводного кабеля (условно не показан).
При этом несмотря на большую длину маятника (свыше 10 м) обеспечивается надежная работа зубчатых зацеплений. Так, поскольку плоскости В и С перпендикулярны оси качания маятника, то при тепловом расширении маятника зубья реек 12 и 13 смещаются параллельно осям зубчатых колес 16 и 17, и, таким образом, не выходят из зацепления. Поскольку зубчатые рейки 12 и 13, зубчатые колеса 16 и 17, а также электрогенераторы 18 и 19 имеют попарно одинаковые параметры, а расположены по разные стороны от плоскости А, то составляющие сил в зацеплениях, направленные перпендикулярно торцам сектора маятника 10 и 11, компенсируют друг друга и не приводят к изгибу маятника 5.
В результате реализации предлагаемого изобретения появляется возможность наиболее эффективным резонансным способом получать энергию ветровых волн на мелко- и глубоководных участках океана, преобразовывая энергию даже длиннопериодических волн.
Claims (1)
- Устройство для преобразования энергии волн, содержащее плавучее основание, маятник, выполненный с возможностью качания относительно плавучего основания вокруг горизонтальной оси, и средство отбора мощности, выполненное с возможностью взаимодействия с генератором электрической энергии, отличающееся тем, что ось качания маятника размещена на вертикальных опорах, маятник выполнен в плоскости качания в форме сектора, в вершине центрального угла которого помещена ось качания маятника, дуга сектора обращена вниз, а нижняя часть сектора с обоих его торцов снабжена одинаковыми зубчатыми рейками, при этом зубчатые рейки жестко закреплены вдоль дуги сектора, а плоскости, содержащие средние линии зубьев реек, расположены перпендикулярно оси качания маятника, в средстве отбора мощности использованы валы, установленные с возможностью вращения по обеим сторонам от плоскости качания маятника напротив друг друга и снабженные одинаковыми зубчатыми колесами, выполненными с возможностью взаимодействия с зубчатыми рейками.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016128700A RU2646523C2 (ru) | 2016-07-13 | 2016-07-13 | Устройство для преобразования энергии волн |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016128700A RU2646523C2 (ru) | 2016-07-13 | 2016-07-13 | Устройство для преобразования энергии волн |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2646523C2 true RU2646523C2 (ru) | 2018-03-05 |
Family
ID=61568831
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016128700A RU2646523C2 (ru) | 2016-07-13 | 2016-07-13 | Устройство для преобразования энергии волн |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2646523C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021194366A1 (en) * | 2020-03-23 | 2021-09-30 | Tudorache Pitt Codruț | System for capturing the energy of the waves and for converting it into electricity |
WO2023026141A1 (en) * | 2021-08-27 | 2023-03-02 | Eni S.P.A. | Mooring device and method |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU587570A1 (ru) * | 1975-05-28 | 1978-01-05 | Derevyanko Boris Ya | Электрический генератор колебательного движени |
FR2523654A1 (fr) * | 1982-03-16 | 1983-09-23 | Najman Max | Dispositif de production d'energie electrique a partir de la houle |
RU49135U1 (ru) * | 2005-05-03 | 2005-11-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет | Волновая электростанция |
EP2400146A2 (en) * | 2010-06-28 | 2011-12-28 | Novedades Tecnologicas S.L. | Float for an offshore pendulum generator |
EP2522848A2 (en) * | 2011-05-12 | 2012-11-14 | Novedades Tecnologicas S.L. | Active pendulum energy generator |
CN104454321A (zh) * | 2014-11-11 | 2015-03-25 | 天津市景宝荣春科技有限公司 | 全封闭摆锤内感波浪发电系统 |
-
2016
- 2016-07-13 RU RU2016128700A patent/RU2646523C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU587570A1 (ru) * | 1975-05-28 | 1978-01-05 | Derevyanko Boris Ya | Электрический генератор колебательного движени |
FR2523654A1 (fr) * | 1982-03-16 | 1983-09-23 | Najman Max | Dispositif de production d'energie electrique a partir de la houle |
RU49135U1 (ru) * | 2005-05-03 | 2005-11-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет | Волновая электростанция |
EP2400146A2 (en) * | 2010-06-28 | 2011-12-28 | Novedades Tecnologicas S.L. | Float for an offshore pendulum generator |
EP2522848A2 (en) * | 2011-05-12 | 2012-11-14 | Novedades Tecnologicas S.L. | Active pendulum energy generator |
CN104454321A (zh) * | 2014-11-11 | 2015-03-25 | 天津市景宝荣春科技有限公司 | 全封闭摆锤内感波浪发电系统 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021194366A1 (en) * | 2020-03-23 | 2021-09-30 | Tudorache Pitt Codruț | System for capturing the energy of the waves and for converting it into electricity |
WO2023026141A1 (en) * | 2021-08-27 | 2023-03-02 | Eni S.P.A. | Mooring device and method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2007322458B2 (en) | Wave energy converter | |
AU2009327499B2 (en) | System for producing energy through the action of waves | |
AU2011286468B2 (en) | System producing energy through the action of waves | |
EP2245299B1 (en) | Wave energy conversion apparatus | |
US8915078B2 (en) | System for producing energy through the action of waves | |
US9528900B2 (en) | Balanced and eccentric mass compact pendulum with dynamic tuning | |
GB2473659A (en) | Dynamically tuned wave energy converter | |
JP2007503548A (ja) | 沖合で使用される風力タービン | |
WO2010077158A4 (en) | Wave energy converter and the 3-phase mechanic method | |
EP2872772B1 (en) | Wave energy converter | |
KR20190067796A (ko) | 파도 에너지 변환기 | |
RU2646523C2 (ru) | Устройство для преобразования энергии волн | |
US20150107239A1 (en) | System for Producing Energy Through the Action of Waves | |
US20130076039A1 (en) | Wave Power Plant | |
US10024297B2 (en) | Reciprocating motion energy conversion apparatus | |
RU2655418C2 (ru) | Устройство для преобразования энергии волн | |
RU2136956C1 (ru) | Волно-ветровая электростанция | |
Hardisty | Experiments with point absorbers for wave energy conversion | |
GB2506452A (en) | Dynamic tuning for wave energy conversion | |
CN103195642A (zh) | 一种波浪能吸收转换装置 | |
CN103291553A (zh) | 带谐和吸收装置的浮式双叶风电机 | |
Wan et al. | A model and experiment study of an improved pendulor wave energy converter | |
RU2661974C2 (ru) | Устройство для преобразования энергии волн | |
Milkov et al. | One degree of freedom resonance wave energy convertor | |
WO2023105410A1 (en) | Pendular gyroscopic device for energy conversion, and system for the generation of electric energy comprising such device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180714 |