RU2734379C2 - Устройство для отбора энергии волн - Google Patents

Устройство для отбора энергии волн Download PDF

Info

Publication number
RU2734379C2
RU2734379C2 RU2019100036A RU2019100036A RU2734379C2 RU 2734379 C2 RU2734379 C2 RU 2734379C2 RU 2019100036 A RU2019100036 A RU 2019100036A RU 2019100036 A RU2019100036 A RU 2019100036A RU 2734379 C2 RU2734379 C2 RU 2734379C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cylinder
water
pressure
turbine
water turbine
Prior art date
Application number
RU2019100036A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2019100036A3 (ru
RU2019100036A (ru
Inventor
Ян ШОЛЬДХАММЕР
Original Assignee
Новиге Аб
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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=60664547&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=RU2734379(C2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Новиге Аб filed Critical Новиге Аб
Publication of RU2019100036A publication Critical patent/RU2019100036A/ru
Publication of RU2019100036A3 publication Critical patent/RU2019100036A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2734379C2 publication Critical patent/RU2734379C2/ru

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"
    • F03B13/18—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" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore
    • F03B13/1845—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" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom slides relative to the rem
    • F03B13/1875—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" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom slides relative to the rem and the wom is the piston or the cylinder in a pump
    • 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"
    • F03B13/18—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" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore
    • F03B13/1845—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" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom slides relative to the rem
    • F03B13/187—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" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom slides relative to the rem and the wom directly actuates the piston of a pump
    • 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"
    • F03B13/18—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" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore
    • F03B13/1885—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" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom is tied to the rem
    • F03B13/189—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" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom is tied to the rem acting directly on the piston of a pump
    • 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
    • F03B13/22—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 flow of water resulting from wave movements to drive a motor or turbine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/90—Mounting on supporting structures or systems
    • F05B2240/95—Mounting on supporting structures or systems offshore
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/40—Transmission of power
    • F05B2260/406—Transmission of power through hydraulic systems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
  • Hydraulic Turbines (AREA)

Abstract

Изобретение относится к устройству для отбора энергии волн. Устройство содержит плавучую платформу (2), цилиндр (1) и поршень (5) со штоком (6), соединенным со швартовочным элементом (10). По меньшей мере одна напорная труба находится в сообщении по текучей среде на своем нижнем конце с нижним участком цилиндра (1) под поршнем (5). По меньшей мере одна напорная труба обеспечена вдоль цилиндра (1) и имеет отверстие на верхнем конце, обращенное к водяной турбине (4), расположенной над цилиндром (1). Турбина (4) соединена с генератором (15). Цилиндр (1) имеет по меньшей мере одно отверстие в нижнем участке и обеспечен односторонним клапаном (22), выполненным с возможностью пропускания воды в нижний участок цилиндра (1). Цилиндр (1) имеет по меньшей мере одно отверстие в верхнем участке цилиндра, выполненное с возможностью пропускания воды в верхний участок цилиндра (1). Верхнее отверстие по меньшей мере одной напорной трубы дополнительно содержит одну или более регулируемых форсунок, выполненных с возможностью регулировки давления и скорости воды, выходящей из по меньшей мере одной напорной трубы. Изобретение направлено на создание эффективного и мощного устройства для отбора энергии волн. 12 з.п. ф-лы, 9 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к системе отбора мощности для использования в преобразователе энергии волн (WEC) типа точечного поглотителя. Плавучая платформа/буй/подъемное устройство может иметь несколько разных конструкций, форм и размеров. Ниже рассмотрена плавучая платформа.
Широко известно, что огромная сила морских волн может использоваться в качестве потенциального источника электрической энергии. Отношение веса воды к воздуху составляет 830/1, это говорит о том, что на гораздо меньшей площади может быть получен такой же или лучший эффект по сравнению с ветроэнергетикой. Это справедливо, даже несмотря на то, что скорость ветра в среднем выше, чем вертикальная скорость волн.
Наилучшие показатели экономической эффективности существующих волновых энергетических систем на сегодняшний день примерно на 80% выше, чем в случае ветроэнергетики. Существующие преобразователи энергии волн обеспечивают среднюю мощность на единицу от около 30 до максимум 300 кВт. Это объясняет довольно умеренный интерес со стороны коммерческих инвесторов. Несколько инвесторов и разработчиков не смогли достичь успеха в попытках сделать эти системы экономически целесообразными. Раз за разом они терпели неудачи из-за проблем, связанных с конструкцией и надежностью в суровых погодных условиях, сложных систем, состоящих из множества частей, растущих затрат, а также принципиально неверных теорий. Система, обеспечивающая всего 100 МВт, тем не менее, связана с необходимостью планирования, установки, обслуживания и мониторинга. С этой точки зрения более мощная установка будет иметь пропорционально более низкие затраты из расчета на МВт, главным образом за счет относительно меньшего количества человеко-часов и меньшего количества оборудования из расчета на МВт. По этой причине номинальная мощность ветроэнергетических установок возросла с 1 МВт до 8 МВт.
По-видимому, причина низкой выходной мощности других волновых энергетических систем включает в себя два аспекта. Во-первых, многие известные системы не имеют крепления к морскому дну. Таким образом, их выходная мощность основана только на силе тяжести и законе Ньютона без эффекта блокировки, который может быть получен с помощью точечного поглотителя. Известные точечные поглотители, имеющие блокировочное решение, являются слишком маленькими и к тому же обеспечены сложным и дорогостоящим оборудованием, что делает их менее экономически эффективными по сравнению с ветроэнергетическими установками.
Цель настоящего изобретения заключается в обеспечении концепции, которая станет важным достижением в снижении выбросов CO2, так как она сможет стать конкурентоспособной с позиции затрат на ископаемое топливо. При наилучшем раскладе это означает, что энергетические компании смогут заменить угольные энергетические установки этой системой при сопоставимых затратах и тем самым внести большой вклад в решение очень важной для человечества задачи.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения обеспечено устройство для отбора энергии волн для преобразователя энергии волн типа точечного поглотителя. Устройство содержит плавучую платформу, цилиндр, соединенный с ней, и поршень, имеющий поршневой шток, соединенный со швартовочным элементом на морском дне. По меньшей мере одна напорная труба находится в сообщении по текучей среде на своем нижнем конце с нижним участком цилиндра под поршнем. По меньшей мере одна напорная труба обеспечена вдоль цилиндра и имеет отверстие на верхнем конце, расположенное так, что вода, закачиваемая вверх по по меньшей мере одной напорной трубе, будет попадать в водяную турбину, расположенную над цилиндром, причем водяная турбина соединена с генератором. Предпочтительно напорная труба является относительно прямой и проходит параллельно цилиндру в виде трубопровода или трубы большого диаметра, но также может иметь другие формы, например, может быть обмотана вокруг цилиндра.
В соответствии с вариантом выполнения цилиндр соединен с плавучей платформой через вертлюжное соединение. Вертлюжное соединение обеспечивает возможность вращения вокруг одной или более осей. В соответствии с вариантом выполнения поршень выполнен с возможностью перемещения вверх и вниз из среднего положения в цилиндре. Предпочтительно цилиндр имеет по меньшей мере одно отверстие в сообщении по текучей среде с окружающей водой в верхнем участке и нижнем участке соответственно.
В соответствии с вариантом выполнения по меньшей мере одно отверстие в сообщении по текучей среде с окружающей водой обеспечено односторонним клапаном, пропускающим воду в нижний участок цилиндра при перемещении цилиндра вниз и, следовательно, при перемещении поршня вверх относительно цилиндра.
В соответствии с вариантом выполнения по меньшей мере одно отверстие в сообщении по текучей среде с окружающей водой обеспечено сеткой или фильтром.
В соответствии с вариантом выполнения сообщение по текучей среде между цилиндром и по меньшей мере одной напорной трубой содержит по меньшей мере один односторонний клапан, позволяющий воде перетекать из цилиндра в напорную трубу.
В соответствии с вариантом выполнения по меньшей мере две напорные трубы обеспечены с противоположных сторон цилиндра. Предпочтительно верхние отверстия по меньшей мере двух напорных труб обеспечены на разных уровнях, так что вода из по меньшей мере одного первого отверстия с первой стороны водяной турбины будет попадать в ковши в верхней части водяной турбины, а вода из по меньшей мере одного второго отверстия со второй стороны водяной турбины будет попадать в ковши в нижней части водяной турбины, или наоборот. В соответствии с вариантом выполнения одна или более напорных труб соединены с гидротурбиной с вертикальной осью (рабочее колесо расположено горизонтально), причем турбина лежит непосредственно на цилиндре, хотя и с пространством для выхода воды. Гидротурбина может иметь от одной до нескольких форсунок, а также от одного до нескольких рабочих колес. В этом варианте выполнения генератор может быть расположен непосредственно на гидротурбине.
В соответствии с вариантом выполнения по меньшей мере одна напорная труба имеет игольчатый клапан в своем верхнем отверстии. Таким образом, можно регулировать расход и давление воды из верхнего отверстия напорной трубы. Также возможны другие регулируемые форсунки, отличные от игольчатого клапана. Одним из вариантов является форсунка или отверстие фиксированного размера, особенно в случае небольших и недорогих установок, хотя это приводит к снижению эффективности.
В соответствии с вариантом выполнения по меньшей мере одна напорная труба имеет напорный клапан в своем верхнем отверстии. Предпочтительно клапан будет открываться при определенном давлении, выпуская воду из напорной трубы. Предпочтителен напорный клапан одностороннего типа.
В соответствии с вариантом выполнения водяная турбина представляет собой турбину Пелтона. В соответствии с вариантом выполнения между водяной турбиной и генератором обеспечено соединение. Предпочтительно между водяной турбиной и генератором обеспечен маховик. В случае гидротурбины с вертикальной осью и с установленным сверху генератором в соответствии с одним вариантом выполнения один маховик должен находиться непосредственно под нижним рабочим колесом, а другой сверху генератора.
В соответствии с вариантом выполнения плавучая платформа для частного использования имеет размер по меньшей мере 1 метр на 20 см. Для коммерческого использования возможен размер до 140 метров в длину, и подъемная сила более 4000 тонн, при использовании современных материалов. Со временем они будут увеличиваться.
Вкратце, изобретение можно описать как цилиндрический насос, в котором поршневой шток прикреплен к элементу, стоящему на морском дне, причем цилиндр прикреплен к плавучей платформе, и вода под давлением направляется вверх в турбину, приводящую в движение генератор. Расход воды регулируется с помощью односторонних клапанов на цилиндре, а также одной или более форсунок, обращенных к турбине, регулирующих давление и, следовательно, скорость воды, попадающей в турбину. Давление может варьироваться в диапазоне от 0 до 200 бар, в идеале от 20 до 100 бар в фазе подъема, и снижается почти до нуля в фазе опускания. Это можно представить как перевернутый водопад, поскольку величина давления воды в напорной трубе аналогична гидроэлектростанциям с падением с высоты в диапазоне от 50 до нескольких сотен метров, после запуска водяной турбины. (10 бар приблизительно эквивалентно падению воды с высоты 100 метров).
Поскольку этот принцип будет работать при любом размере, настоящее изобретение также применимо в отношении цилиндра длиной от полуметра и фактически может использоваться в бухте снаружи летнего домика. Также возможны цилиндры длиной 40 метров на глубине 60 метров или более с подъемной силой 4000 тонн, поскольку принцип является аналогичным. Крепление к морскому дну может быть реализовано с помощью груза или конструкции, засверленной в морское дно. Материал цилиндра, напорной трубы и поршня может быть выбран из нескольких материалов, хотя предпочтительны композитные материалы. Для каждой платформы может быть использован один или более цилиндров. Цилиндр может быть прикреплен к платформе жестко либо с помощью гибкого соединения, причем последнее является предпочтительным с точки зрения возможности регулировки в соответствии с качающим перемещением волн. Односторонние клапаны и форсунка (форсунки) могут открываться или закрываться в зависимости от направления потока воды и/или заданных настроек давления, но также могут управляться электронным образом с помощью датчиков или управляться компьютером.
Водяная турбина в идеале представляет собой турбину Пелтона, но концепция также применима в отношении других водяных турбин. Размер колеса турбины, а также количество рабочих колес, ковшей, форсунок/игольчатых клапанов и систем управления могут варьироваться. Маховик желателен, но не обязателен. Это, а также размер маховика, зависит от типа генератора, напряжения и размера сети и количества установок в той же области. Генератор и системы управления могут отличаться в зависимости от размера системы, пользователя, а также подключения к сети. Одним из возможных вариантов является асинхронный генератор с переменной скоростью. Поршневой шток соединен со швартовочным элементом внутри полой стойки, например, с помощью резьбы или створчатого соединения, что предпочтительно как с точки зрения установки, так и с точки зрения снятия для обслуживания. Вокруг различных отверстий могут быть обеспечены фильтры или сетки для предотвращения загрязнения системы.
В зависимости от конструкции, размера плавучей платформы от того, жестко или гибко к ней прикреплен цилиндр, может быть желателен карданный вал между водяной турбиной и генератором (при наличии, через маховик), но не обязателен. Карданный вал также может иметь шлицевое соединение.
Предпочтительно платформа должна удерживаться в приблизительном положении с помощью швартовочных тросов и якорей на морском дне, но она также будет функционировать с цилиндром и поршневым штоком в качестве единственного крепления. В отличие от других существующих систем концепция настоящего изобретения в сочетании с большими плавучими платформами с использованием современных композитных материалов может обеспечивать невероятные средние показатели производительности до 9 МВт на единицу, что в 90 раз превышает обычные системы и во много раз превышает наилучшую конкурентную производительность.
Крупнейшие в мире прибрежные ветроэнергетические установки, будучи наиболее экономичными, имеют высоту 220 метров и диаметр турбины 165 метров, вырабатывая в среднем 3,3 МВт. Их общий вес составляет около 6000 тонн, из которых 1900 тонн находятся на высоте 140 метров над морем. Система в соответствии с настоящим изобретением, имеющая подобную производительность, весит около 1700 тонн, из которых 1500 тонн приходятся на простой груз на морском дне, цепи и якоря. Всего 220 тонн приходится на платформу и оборудование, что составляет лишь малую долю от веса ветроэнергетической установки. Монтаж ветроэнергетической установки намного сложнее, чем системы в соответствии с настоящим изобретением. Поскольку высота установки намного меньше, чем в случае ветроэнергетической установки, изобретение не будет видно с берега на расстоянии 7 км, что намного меньше 52 км в случае ветроэнергетической установки с учетом кривизны Земли. Это объясняет, что зачастую они расположены на расстоянии 30-50 км от берега. Наряду с тем, что изобретение намного проще с точки зрения будущей установки и снятия, количество допустимых мест установки намного больше. Для того чтобы платформа была более заметна для других судов, сверху может быть расположен распылительный фонтан, для работы которого требуется лишь небольшая часть воды под давлением. Поскольку изобретение может быть установлено близко к берегу, вполне возможно, что это повысит его популярность среди соседей. Визуальный датчик, установленный на палубе и показывающий выходную мощность, также может повысить популярность. Стоимость смонтированной ветроэнергетической установки такого размера приблизительно составляет 200 млн. шведских крон. Стоимость системы в соответствии с настоящим изобретением в сочетании с большой плавучей платформой оценивается в 60-35% стоимости вышеуказанных ветроэнергетических установок, этот показатель вычислен в отношении затрат на выработанный МВт. Процентные затраты уменьшаются при увеличением размера. Эти цифры еще более впечатляющие по сравнению с номинальной мощностью. Эксплуатационные затраты в большинстве случаев аналогичны энергии ветра из расчета на выработанный МВт.
Вышеприведенное описание предназначено для того, чтобы показать важность реализации настоящего изобретения, а также продемонстрировать отличия от существующих систем.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Далее изобретение будет описано более подробно на основе примерных вариантов выполнения со ссылкой на чертежи, на которых:
Фиг. 1 иллюстрирует вариант выполнения устройства в соответствии с изобретением в сочетании с плавучей платформой, причем длинная сторона платформы обращена к волнам.
Фиг. 2 иллюстрирует устройство в соответствии с изобретением, показанное на Фиг. 1, в сочетании с платформой, причем показана короткая сторона платформы.
Фиг. 3 иллюстрирует вариант выполнения вертлюжного устройства сверху.
Фиг. 4 иллюстрирует вариант выполнения нижнего участка поршневого штока и его соединения со швартовочным элементом.
Фиг. 5 иллюстрирует вариант выполнения нижнего участка поршневого штока и его соединения со швартовочным элементом с дополнительной стойкой между поршневым штоком и U-образным соединением.
Фиг. 6 иллюстрирует соединение со швартовочным элементом, а также принцип установки с помощью тросовой лебедки. Этот вид повернут на 90 градусов относительно вида, показанного на Фиг. 4.
Фиг. 7 иллюстрирует вариант выполнения настоящего изобретения с короткой стороны платформы.
Фиг. 8 иллюстрирует другой вариант выполнения нижнего участка поршневого штока и его соединения со швартовочным элементом.
Фиг. 9 иллюстрирует другой вариант выполнения швартовки варианта выполнения настоящего изобретения, показанного на Фиг. 7, если смотреть с длинной стороны.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Все иллюстрации на чертежах предназначены для описания выбранных вариантов выполнения настоящего изобретения и не предназначены для ограничения объема настоящего изобретения. Настоящее изобретение относится к устройству отбора мощности для использования в преобразователе энергии волн (WEC) типа точечного поглотителя. На Фиг. 1 и 2 показан вариант выполнения, имеющий цилиндр 1, который прикреплен к плавучей платформе 2 либо жестко, либо предпочтительно подвешен на вертлюжном устройстве 3, см. также Фиг. 3. Вертлюжное устройство 3 может поворачиваться в одной или более осях. Длина цилиндра 1 может составлять от 1⁄2 метра до 40 метров и более для областей с высокими волнами и случайными блуждающими волнами. Диаметр цилиндра 1 предпочтительно должен составлять около 1/10-1/15 длины, если учитывать очень редкие блуждающие волны, но также возможны другие соотношения. Последнее зависит от площади плавучей платформы. Как правило, высота блуждающих волн может в десять раз превышать высоту нормальных волн, на практике это означает, что на побережье Атлантического океана доступная длина хода должна составлять 15 метров в каждом направлении и 30 метров в сумме. Таким образом, общая длина цилиндра должна составлять 35-40 метров. Длина поршневого штока будет аналогичной или больше в глубоких водах. Как может быть видно на фигурах, площадь плавучей платформы во много раз превышает площадь цилиндра для увеличения давления воды, закачиваемой в водяную турбину 4. Таким образом, чем больше это соотношение, тем большее давление может быть достигнуто. Это соотношение будет зависеть от оптимального сочетания расхода и давления для конкретной турбины (турбин), выбранной для конкретной установки, а также от высоты волн в конкретном месте.
Материал цилиндра 1, поршня 5, поршневого штока 6 и стойки 8 может быть выбран из нескольких вариантов, например, металла или полимерного композитного материала, содержащего армирующее волокно. Хорошей альтернативной являются многослойные композитные материалы, поскольку они очень прочные и имеют небольшую толщину по отношению к весу, не подвержены коррозии или разрушению в соленой воде, могут иметь различную форму и прочность, а также экономически выгодны. Установка также упрощается за счет меньшего веса. Над цилиндром 1 установлена водяная турбина 4, предпочтительно турбина Пелтона или турбина подобного принципа. Преимущество турбины Пелтона заключается в том, что она может работать вне воды, а также обеспечивает отличную производительность при относительно широком диапазоне давления и расхода. Срок службы на обычных гидроэлектростанциях составляет более тридцати лет. При работе с соленой водой должен использоваться немного другой сорт нержавеющей стали для предотвращения точечной коррозии ковшей и других частей турбины 4. Распространенным способом является добавление 2% молибдена. В другом случае может быть использована концепция готовой турбины. Причина установки турбины 4 непосредственно над цилиндром 1 заключается в том, чтобы исключить использование каких-либо гибких труб с ограниченным сроком службы и напрямую использовать мощность давления воды для уменьшения потери мощности. Таким образом, напорные трубы являются жесткими. Внутри цилиндра 1 находится поршень 5, предпочтительно имеющий поршневые кольца, подходящие для работы с выбранным материалом цилиндра. Поскольку направление хода поршня вверх и вниз меняется каждые 2-4 секунды, и наряду с этим скорость составляет 0,5-1,5 метров в секунду, поршневые кольца не должны выполнять полную герметизацию. Это связано с тем, что небольшая утечка при сжатии оказывает некоторое влияние на объем и скорость воды. Поршень 5 соединен с поршневым штоком 6, который скользит во втулке 7 на нижнем конце цилиндра 1. Назначение этой втулки 7 заключается в надежном удержании поршневого штока в центре цилиндра 1. Поршневой шток 6 соединен на нижнем конце с полой стойкой 8 или непосредственно с верхним участком U-образного соединения 29. Поршневой шток 6 крепится к стойке 8 или U-образному соединению 29 с помощью резьбы 31 и контргайки 30, как показано на Фигурах 4 и 5, или по принципу створок, как показано на Фигуре 1 и 2. Другим вариантом являются фланцы, которые соединяются и стягиваются большими болтами. При использовании стойки 8 и резьбы 31 они проходят внутри верхнего участка U-образного соединения 29, как показано на Фигуре 5 и более подробно описано ниже. Также возможны другие решения при условии, что они могут регулироваться в соответствии с глубиной и U-образным соединением.
Поршневой шток 6 или стойка 8, в свою очередь, соединены со швартовочным элементом 10, стоящим на морском дне, альтернативно винт или шток может быть засверлен и зацементирован в скалистом морском дне. Между швартовочным элементом 10 и стойкой 8 установлено гибкое U-образное соединение 23. Принцип работы U-образного соединения аналогичен любому набору торцевых ключей или автомобильному карданному валу.
При перемещении платформы 1 вверх на волне цилиндр 1 также перемещается вместе с ней, тогда как поршень 5 остается неподвижным. Водная масса вокруг поршня 5 также остается неподвижной. Перемещается только вода, сжимаемая и вытесняемая из по меньшей мере одного одностороннего клапана 11 в нижнем участке цилиндра 1, а также главным образом горизонтально заполняющая верхний участок цилиндра 1 через по меньшей мере одно отверстие 19. Другими словами, большая часть воды по-прежнему остается неподвижной относительно окружающей воды, это означает, что для такой работы будет задействована лишь незначительная энергия. Может быть обеспечен один или более односторонних клапанов 11. Вода под давлением будет проходить через по меньшей мере один односторонний клапан 11 внутрь и вверх по по меньшей мере одной напорной трубе 13, в показанном варианте выполнения две напорные трубы расположены с противоположных сторон снаружи цилиндра 1 параллельно цилиндру 1. Внутри цилиндра также может быть обеспечена по меньшей мере одна напорная труба 13, хотя в этом случае поршень 5 должен быть изменен. В верхнем отверстии напорной трубы 13 расположен по меньшей мере один игольчатый клапан 12 или другой клапан с аналогичной функцией открытия/закрытия, возможно, в сочетании с отдельным напорным клапаном, и они будут открываться при достижении определенного давления. Таким образом, вода будет выходить из игольчатых клапанов 13 на высокой скорости, попадая в ковши водяной турбины 4, тем самым приводя турбину в движение на оптимальной скорости. Игольчатый клапан, который регулирует давление и расход воды, попадающей в ковши, должен быть усилен, так как число перемещений будет больше, чем при обычном использовании. Одним из вариантов снижения износа стандартного игольчатого клапана является отдельный напорный клапан непосредственно перед игольчатым клапаном. Вместо игольчатых клапанов турбина может быть обеспечена форсунками, особенно при наличии множества форсунок, и, следовательно, будет использовать отдельный напорный клапан для подачи воды под давлением во впускной патрубок, обеспеченный вокруг турбины.
В соответствии с конкретным вариантом выполнения небольшой электрический водяной насос 26 в сочетании с односторонним клапаном может обеспечивать постоянную подачу воды в наивысших точках напорной трубы (труб). Линия 27 подачи может проходить вдоль напорной трубы ниже уровня моря. Поскольку игольчатый клапан и/или напорный клапан в верхнем отверстии в направлении водяной турбины закрывается не полностью герметично, электрический водяной насос будет предотвращать образование воздушных карманов во время обратного хода. Водяная турбина 4 соединена с генератором 15. Соединение предпочтительно может быть реализовано в виде карданного вала 16. Между водяной турбиной 4 и генератором 15 может быть обеспечен дополнительный маховик 14. Оптимальное давление воды, подаваемой из напорной трубы 13, будет зависеть от размера и подъемной силы плавучей платформы 2, высоты и скорости волн, диаметра цилиндра, а также от сопротивления на маховике 14 и генераторе 15. Так как при каждом вертикальном перемещении давление подается на турбину 4 с большой силой, генератор 15 испытывает довольно быстрое ускорение, даже если оно ослабляется маховиком 14. Оно может быть ослаблено с помощью торсионной муфты или муфты для передачи крутящего момента между турбиной 4 и генератором 15, подобно решениям, применяемым в ветроэнергетике. Поскольку платформа 2 может перемещаться не так, как цилиндр 1, необходимо гибкое соединение с генератором 15. Это реализовано с помощью карданного вала 16, имеющего U-образные соединения 17 на обоих концах или вблизи концов. В середине предпочтительно обеспечено шлицевое соединение 18. Таким образом, U-образные соединения 17 примут на себя частые и большие перемещения волн, ударяющихся о длинную сторону прямоугольной платформы 2, тогда как шлицевое соединение 18 будет обрабатывать меньшие перемещения при ударе волн о платформу с короткой стороны. Увеличение угла U-образных соединений 17 приводит к небольшому изменению скорости вращения с каждым оборотом. Это может привести к преждевременному износу генератора 15, в результате чего используется торсионная муфта или муфта для передачи крутящего момента в сочетании с карданным валом, подобно концепциям, используемым в ветроэнергетике. Генератор 15 предпочтительно должен быть расположен в нижней части платформы 2. Также генератор 15 может быть непосредственно прикреплен к турбине при условии достаточного пространства и с учетом дополнительного веса. Поскольку напряжение на вертлюжном устройстве 3 очень велико из-за сопротивления подъемной силы, дополнительный вес генератора окажет небольшое влияние.
Один из вариантов этого решения заключается в использовании гидротурбины 4' с вертикальной осью (рабочее колесо расположено горизонтально), причем турбина лежит непосредственно на цилиндре 1, хотя и с пространством для выхода воды, см. Фигуру 7. Гидротурбина 4' может иметь от одной до нескольких форсунок, а также от одного до нескольких рабочих колес. В этом варианте выполнения генератор 15 может быть расположен непосредственно на гидротурбине 4'. В этой конфигурации рабочим решением может являться маховик 14, расположенный непосредственно под нижним рабочим колесом, а также сверху генератора 15.
При подъеме платформы вода будет заполнять верхний участок цилиндра 1. Это реализовано с помощью больших отверстий 19 в верхнем участке. Для предотвращения попадания рыбы и других морских организмов, а также мусора, плавающего в океане, снаружи этих отверстий установлены фильтры или сетки 20. Размер фильтров 20 зависит от местности. Скорее всего, фильтр 20 будет больше, чем проиллюстрировано, поскольку площадь изображенного фильтра будет замедлять скорость воды. Таким образом, устройство в виде клетки, обеспеченное снаружи отверстий, позволит уменьшить отверстия, но по-прежнему будет обеспечивать достаточный расход воды за счет увеличенного размера поверхности, что опять-таки позволит уменьшить попадание фрагментов в цилиндр. Дополнительным вариантом является односторонний откидной клапан, так что при выдувании наружу отсутствует какой-либо фильтр. Отверстия 19 расположены в цилиндре 1 относительно высоко. Их положение должно быть таким, что более 95% высоты волн или около того не взаимодействует с отверстиями 19. Когда волны изредка вызывают прохождение поршня мимо них, эффективность теряется только в этой области, тогда как ниже будет обеспечена нормальная производительность.
При опускании платформы 2 к подошве волны вода должна заполнять нижний участок цилиндра 1. Это реализовано путем прохождения воды через по меньшей мере один фильтр или сетку 21, а затем через по меньшей мере один односторонний клапан 22. Может быть обеспечен один или более односторонних клапанов 22. Направление потока во всех односторонних клапанах показано маленькими стрелками. В этом случае фильтры 21 также могут быть большего размера, чем проиллюстрировано, т.е. общая площадь сетки будет больше, чтобы не замедлять воду и обеспечивать более мелкие отверстия. По существу это означает, что в случае если отверстия сетки имеют меньший размер, чем отверстие игольчатого клапана, любой мусор, попадающий в цилиндр, будет выдуваться через отверстие игольчатого клапана. Большинство неорганических загрязняющих веществ любого размера обычно плавают на поверхности или опускаются на дно, это означает, что обычно на глубине 20-40 метров главным образом присутствуют органические вещества, которые не будут долго задерживаться внутри цилиндра 1 или напорной трубы 13. Снаружи цилиндр 1 и платформа 2 могут быть покрыты краской против обрастания. Темнота внутри цилиндра не подходит для роста органики. Консультант, компетентный в данной области, заявляет, что это будет несущественной или умеренной проблемой, так как органику привлекают более светлые области. Обработка керамическими покрытиями дополнительно способствует уменьшению количества организмов, налипших на стенки цилиндра. Тем не менее, поршень может иметь верхнее и нижнее скребковые кольца для удаления остатков, наросших не стенке цилиндра. Так как длина хода при нормальной работе будет значительно меньше максимальной длины, может потребоваться периодическое удаление остатков в верхней и нижней областях. Это может быть реализовано путем освобождения соединения 23 и перемещения поршня на всю длину вверх и вниз. Одним из вариантов также являются водолазы, выполняющие эту работу вручную, например, с помощью воды под высоким давлением. Третий вариант заключается в установке дополнительного скребкового поршня небольшой высоты, но такого же диаметра, в нижней и верхней областях и периодического перемещения его по направлению к центру. Четвертый вариант заключается в использовании форсунок или роботов с водой под высоким давлением, управляемых снаружи водолазами или с помощью элементов дистанционного управления на борту.
При опускании платформы 2 вниз вода над поршнем будет вытекать через большие отверстия 19 с относительно небольшим сопротивлением. Это направленное наружу промывание способствует сохранению фильтров 19/20 чистыми от мусора и остатков.
В нижнем участке цилиндра 1, а также в верхнем участке напорной трубы 13 могут быть обеспечены клапаны 24 сброса избыточного давления. Вертлюжная конструкция 3, показанная на Фиг. 3, работает по тому же принципу, что и морской компас или гироскоп. В платформе 2 имеется мокрое пространство со стенками 25, показанное на Фиг 1. В стенках мокрого пространства 25 установлены большие болты с подшипниками. Они прикреплены к раме 3A, которая, таким образом, может свободно поворачиваться в одном направлении. Болты и подшипники 3C также установлены между рамой 3A и цилиндром 1. Подшипники могут быть обеспечены с обеих сторон или с одной стороны болта, принцип будет одинаков. Таким образом, цилиндр 1 может свободно перемещаться взад и вперед, а также в боковом направлении. Вертлюжное устройство 3 может быть обеспечено в соответствии с решением, показанным на чертежах, но также может отлично функционировать с одним подшипником с каждой стороны цилиндра, соединенным с платформой 2, обеспечивая свободу перемещения только по одной оси.
Мокрое пространство обеспечено дренажем для потока воды, попадающего в ковши, за счет открытой области снаружи цилиндра 1. Поскольку часть воды может просачиваться в платформу 2 там, где карданный вал проходит через стенку 25 мокрого пространства, в этой области предпочтительно обеспечен дренаж и, возможно, трюмный насос. Круглая отражающая пластина/диск 40, установленная непосредственно на карданном валу между насосом и стенкой 25, будет останавливать большую часть водных брызг на начальном этапе. Три последовательных стенки 28 с общим нижним выпуском за пластиной/диском 29 дополнительно минимизируют попадание воды внутрь платформы 2. Из-за силы тяжести и последовательной кривой брызг воды брызги воды часто попадают на одну из трех стенок.
Поскольку глубина воды в областях, выбранных для установки, будет варьироваться, длина поршневого штока или стойки или того и другого должна меняться. Глубина размещения предпочтительно должна более чем в 1,3 раза превышать самую высокую возможную блуждающую волну в соответствующей области, так как это позволит избежать разрушительных опрокидывающихся волн, и вместо этого вода будет иметь характер так называемых глубоководных волн в этом месте. Для побережья Атлантического океана эта цифра составляет 50 метров или более.
Предпочтительно обеспечение гибкой системы регулировки длины поршневого штока 6, задача которой состоит в том, чтобы поршень 5 располагался приблизительно в центральном положении при малой/средней высоте волн. Это может быть реализовано несколькими способами. Один из них заключается в обеспечении выбора разных доступных длин поршневого штока 6 и установки поршневого штока непосредственно в верхний участок 29 U-образного соединения 23, см. Фиг. 4. При такой концепции резьба 31 нижнего конца поршневого штока 6 входит в верхний участок 29 U-образного соединения. Контргайка 30 остается неподвижной, чтобы не изнашивать резьбу. Другой вариант заключается в обеспечении стойки 8, как показано на Фиг. 1, 2 и 5, между поршневым штоком 6 и верхним участком 29 U-образного соединения 23. За счет такого решения может быть обеспечена, например, только одна или две длины поршневого штока 6, но можно выбирать разную длину стойки 8. Резьба 31 на поршневом штоке 6, а также в стойке 8 может продолжаться на несколько метров для более точной регулировки требуемой длины. В этом варианте поршневой шток 6 ввинчивается до требуемого положения в стойку 8 и затягивается с помощью контргайки 30. Тот же принцип применяется к стойке 8 и верхнему участку 29 U-образного соединения 23. Вследствие этого U-образное соединение 23, показанное на Фиг. 5, будет иметь больший диаметр, чем на Фиг. 4.
В обоих вариантах нижний участок 32 U-образного соединения 23 на практике прикреплен к швартовочному элементу 10. Все вышеуказанные части предпочтительно будут установлены перед буксировкой в конечное местоположение. На месте возможны небольшие перемещения из-за волн, но это существенно способствует размещению платформы 2 короткой стороной к волнам. Водолазы контактируют с палубной командой для размещения нижнего участка 32 U-образного соединения 23 в блоке 33, см. Фиг 6. Через нижний участок 29 может проходить трос 34 с контргайкой 35 на конце. (Вместо этого гайка 35 может представлять собой две конусные половины, прижатые друг к другу вокруг троса и размещенные в установочном конусе в блоке 33). Гайка 35 и трос 34 убираются после установки. Направляющий кронштейн 36 с отверстием для троса направляет нижний участок 29 в его конечное положение. Для вытягивания троса используется ручная лебедка 37. Небольшие перемещения вверх и вниз по волнам дополнительно способствуют размещению этих частей. Посадка между нижним участком 29 и блоком 33 является герметичной. В приблизительном положении болт 38, имеющий коническую форму, забивается в положении для окончательной фиксированной установки. Контргайка 39 гарантирует неподвижное положение болта 38. Фигуры 4 и 6 соответственно повернуты на 90 градусов относительно друг друга.
Выше приведены два варианта соединения и установки системы на практике. Также возможны другие варианты, например, створчатое соединение, гибкие соединения и шкивы, а также вышеупомянутое решение с вертикальной башней, такой как стойка из швартовочного элемента на морском дне. В одном из вариантов стойка 8 и U-образное соединение 23 могут быть опущены, как показано, и вместо этого верхний участок 29 U-образного соединения 23 может быть непосредственно соединен с нижней частью поршневого штока. Нижняя часть 32 U-образного соединения 23 также может быть непосредственно соединена с блоком 33 для уменьшения количества частей. Принцип изобретения остается аналогичным. Один из вариантов также заключается в обеспечении швартовочного элемента на морском дне, форма которого подобна круглому шару 29, при этом соединение 23 будет опущено, и вместо этого будет обеспечено небольшое вращение вперед и назад в направлении самого морского дна. Вместо использования морского дна в качестве основания, подверженного проседанию, возможным вариантом является бетонное или металлическое основание 30, на котором может покачиваться круглый швартовочный элемент.
На большей глубине возникает проблема изгиба поршневого штока 6 даже при использовании стойки 8 для удлинения. Это можно предотвратить путем обеспечения отдельного более толстого и твердого штока, продолжающегося вверх от швартовочного элемента 10', тем самым поднимая соединение 23 на более подходящий уровень. Этот нижний шток может иметь разную форму, например, форму треноги 28, см. Фигуру 8. Эффект будет имитировать подъем морского дна на меньшую глубину с использованием башенной конструкции, продолжающейся снизу вверх. Таким образом, при необходимости на всех глубинах установки можно использовать поршневой шток 6 одинаковой длины и ширины. Главным преимуществом является то, что эта концепция может использоваться за пределами стран с очень глубокими водами, например, в Японии. На Фигуре 8 показаны три ноги 28A, 28B и 28C. Они образуют треугольник, если смотреть сверху. Швартовочные элементы 10' расположены на морском дне. При буксировке со строительной площадки в конечное местоположение следует учитывать глубину и сопротивление. Один из вариантов заключается в транспортировке цилиндра 1 и систем, горизонтально лежащих на платформе, с помощью судна, оборудованного краном, для установки их на месте.
Другой вариант заключается в подъеме цилиндра, например, наполовину, для транспортировки, а затем, возможно, с помощью бортового крана установки его на месте.
Третий вариант заключается в транспортировке цилиндра 1 в воде и установки его снизу. Турбина Пелтона также может находиться в воде или нет в зависимости от практических аспектов, касающихся соединений гидравлических и электрических элементов.
Электричество для работы системы может подаваться от генератора и через преобразователь может быть подключено к аккумулятору, питающему системы. Альтернативно для обеспечения аккумулятору достаточного питания также может быть использована небольшая простая ветроэнергетическая установка, поскольку периоды отсутствия ветра в море довольно коротки.
В любой технической системе имеется вероятность поломки или сдвига деталей. Помимо вышеупомянутых клапанов 24 сброса избыточного давления могут быть установлены дополнительные компоненты обеспечения безопасности. Они могут включать в себя подрывные патроны или слабые места для разрыва поршневого штока 6 или вертлюжного устройства 3 в случае заедания поршня. Подобные решения могут быть применены к некоторым швартовочным цепям для перемещения платформы в поперечном направлении от местоположения для предотвращения столкновения частей в большей мере, чем это необходимо в случае сдвигания или заедания частей. Подобным образом могут быть обеспечены элементы управления, которые сбрасывают давление через клапаны 24 сброса избыточного давления либо для предотвращения превышения максимального давления, либо для полного сброса давления в случае некоторых неисправностей. Также могут быть обеспечены сигнальные датчики, подключенные к системам пожаротушения, а также к трюмным насосам. Без перечисления всех вариантов, могут потребоваться подобные традиционные установки, как в судоходстве и авиации, особенно в более масштабных и дорогостоящих вариантах этой платформы и концепции отбора мощности.

Claims (13)

1. Устройство для отбора энергии волн для преобразователя энергии волн типа точечного поглотителя, содержащее плавучую платформу (2), цилиндр (1), соединенный с ней и расположенный под плавучей платформой (2), и поршень (5), имеющий поршневой шток (6), выполненный с возможностью соединения со швартовочным элементом (10) на морском дне, в котором по меньшей мере одна напорная труба (13) находится в сообщении по текучей среде на своем нижнем конце с нижним участком цилиндра (1) под поршнем (5), причем по меньшей мере одна напорная труба (13) обеспечена вдоль цилиндра (1) и имеет отверстие на верхнем конце, обращенное к водяной турбине (4), расположенной над цилиндром (1), причем водяная турбина (4) соединена с генератором (15), в котором цилиндр (1) имеет по меньшей мере одно отверстие в нижнем участке и обеспечен односторонним клапаном (22), выполненным с возможностью пропускания воды в нижний участок цилиндра (1), когда цилиндр (1) перемещается вниз, и, следовательно, поршень (5) перемещается вверх относительно цилиндра (1), в котором цилиндр имеет по меньшей мере одно отверстие (19) в верхнем участке цилиндра, выполненное с возможностью пропускания воды в верхний участок цилиндра (1), когда цилиндр (1) перемещается вверх, и, следовательно, поршень (5) перемещается вниз относительно цилиндра (1), и в котором верхнее отверстие по меньшей мере одной напорной трубы (13) дополнительно содержит одну или более регулируемых форсунок, выполненных с возможностью регулировки давления и скорости воды, выходящей из по меньшей мере одной напорной трубы (13).
2. Устройство по п. 1, в котором цилиндр (1) соединен с плавучей платформой (2) через вертлюжное соединение (3).
3. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором по меньшей мере одно отверстие (19) в верхнем и/или нижнем участках цилиндра (1) обеспечено сеткой (20, 21).
4. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором сообщение по текучей среде между цилиндром (1) и по меньшей мере одной напорной трубой (13) содержит по меньшей мере один односторонний клапан (11), выполненный с возможностью обеспечения перетекания воды из цилиндра (1) в по меньшей мере одну напорную трубу (13).
5. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором по меньшей мере две напорные трубы (13) обеспечены с противоположных сторон цилиндра (1).
6. Устройство по п. 5, в котором водяная турбина (4) выполнена с горизонтальной осью вращения и в котором верхние отверстия по меньшей мере двух напорных труб (13) обеспечены на разных уровнях, так что по меньшей мере одно первое отверстие с первой стороны водяной турбины (4) обращено к ковшам в верхней части водяной турбины, а по меньшей мере одно второе отверстие со второй стороны водяной турбины обращено к ковшам в нижней части водяной турбины, или наоборот.
7. Устройство по любому из пп. 1-5, в котором водяная турбина (4) выполнена с вертикальной осью вращения.
8. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором по меньшей мере одна напорная труба (13) имеет клапан с функцией открытия/закрытия, например игольчатый клапан (12), в своем верхнем отверстии.
9. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором по меньшей мере одна напорная труба (13) имеет напорный клапан в своем верхнем отверстии.
10. Устройство по п. 9, в котором напорный клапан выполнен с возможностью открытия при достижении заданного давления.
11. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором водяная турбина (4) представляет собой турбину Пелтона.
12. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором между водяной турбиной (4) и генератором (15) обеспечено соединение (16).
13. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором между водяной турбиной (4) и генератором (15) обеспечен маховик (14).
RU2019100036A 2016-06-13 2017-06-12 Устройство для отбора энергии волн RU2734379C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1650826A SE540263C2 (en) 2016-06-13 2016-06-13 Apparatus for harvesting energy from waves
SE1650826-9 2016-06-13
PCT/SE2017/050623 WO2017217919A1 (en) 2016-06-13 2017-06-12 Apparatus for harvesting energy from waves

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2019100036A RU2019100036A (ru) 2020-07-14
RU2019100036A3 RU2019100036A3 (ru) 2020-08-14
RU2734379C2 true RU2734379C2 (ru) 2020-10-15

Family

ID=60664547

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019100036A RU2734379C2 (ru) 2016-06-13 2017-06-12 Устройство для отбора энергии волн

Country Status (14)

Country Link
US (1) US10619620B2 (ru)
EP (1) EP3469208B1 (ru)
JP (1) JP7097073B2 (ru)
CN (1) CN109477452B (ru)
AU (1) AU2017285896B2 (ru)
CA (1) CA3027353C (ru)
CL (1) CL2018003568A1 (ru)
ES (1) ES2769312T3 (ru)
PE (2) PE20230868A1 (ru)
PT (1) PT3469208T (ru)
RU (1) RU2734379C2 (ru)
SE (1) SE540263C2 (ru)
WO (1) WO2017217919A1 (ru)
ZA (1) ZA201900172B (ru)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE540263C2 (en) * 2016-06-13 2018-05-15 Novige Ab Apparatus for harvesting energy from waves
GB2563108B (en) * 2018-01-09 2019-06-19 Smith Alvin A wave or swell and gravity powered energy converter fluid pump
US10794532B1 (en) * 2019-07-07 2020-10-06 Colorado Tripod Company, LLC Hydraulic tripod
WO2021004554A1 (es) * 2019-07-09 2021-01-14 Lucas Electrohidraulica, S. A. Método y dispositivo de generación de energía undimotríz
CN110439734A (zh) * 2019-09-18 2019-11-12 大连理工大学 一种具有偏置惯性体的振荡浮子波浪能发电装置
SE543965C2 (en) * 2020-02-20 2021-10-12 Novige Ab Power take-off apparatus and wave energy converter for harvesting energy from waves
CN112610394A (zh) * 2020-12-18 2021-04-06 中国人民解放军军事科学院系统工程研究院 一种液压传质漂浮式波浪能发电装置
CN112709667A (zh) * 2020-12-30 2021-04-27 南京年年冠商贸有限公司 一种生物潮汐能利用装置
WO2022200514A1 (en) * 2021-03-24 2022-09-29 Ocean Harvesting Technologies Ab Power take-off device and wave energy converter unit comprising such power take-off device
US11643168B1 (en) 2022-04-05 2023-05-09 Victor Rafael Cataluna Through-hull passive inboard hydro-generator for a marine vessel
US20240141860A1 (en) * 2022-10-31 2024-05-02 Loubert S. Suddaby Wave energy capture and conversion device
US12077259B1 (en) * 2023-02-16 2024-09-03 Lone Gull Holdings, Ltd. Chemical collection and processing vessel and methods for fluid transfer at sea

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4023515A (en) * 1975-12-08 1977-05-17 American Cyanamid Company Floating wave powered pump
US5701740A (en) * 1992-10-09 1997-12-30 Tveter; Torger Device for a buoy-based wave power apparatus
GB2480110A (en) * 2010-05-08 2011-11-09 Alexander George Southcombe Tide or wave pump with stationary piston
US8093743B2 (en) * 2006-06-16 2012-01-10 Enrico Bozano Plant for the production of electric power from the movement of waves
RU120722U1 (ru) * 2010-12-03 2012-09-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН Волновая электростанция с гидротурбиной

Family Cites Families (67)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3870893A (en) * 1973-10-15 1975-03-11 Henry A Mattera Wave operated power plant
US4271668A (en) * 1979-10-17 1981-06-09 Mccormick Michael E Counter-rotating wave energy conversion turbine
EP0053458B1 (en) * 1980-12-01 1985-09-11 Secretary of State for Energy in Her Britannic Majesty's Gov. of the United Kingdom of Great Britain and Northern Ireland Device for extracting energy from waves
FR2500887A1 (fr) * 1981-02-27 1982-09-03 Dubois Yves Dispositif permettant d'utiliser l'energie de la houle et des vagues
US4754157A (en) * 1985-10-01 1988-06-28 Windle Tom J Float type wave energy extraction apparatus and method
JP3638652B2 (ja) * 1995-02-14 2005-04-13 富士電機ホールディングス株式会社 定流量横軸ペルトン水車
SE508307C2 (sv) * 1996-04-29 1998-09-21 Ips Interproject Service Ab Vågenergiomvandlare
US5842838A (en) 1996-11-04 1998-12-01 Berg; John L. Stable wave motor
NL1005542C2 (nl) * 1997-03-14 1998-09-15 Zakaria Khalil Doleh Inrichting voor de conversie van energie uit de verticale beweging van zeewater.
US6392314B1 (en) * 1997-12-03 2002-05-21 William Dick Wave energy converter
IES20000493A2 (en) * 2000-06-16 2002-02-06 Wavebob Ltd Wave energy converter
US6930406B2 (en) * 2003-02-19 2005-08-16 W. C. Gray Montgomery Tide compensated swell powered generator
US7042112B2 (en) * 2004-02-03 2006-05-09 Seawood Designs Inc. Wave energy conversion system
ITMO20040300A1 (it) * 2004-11-19 2005-02-19 Dante Ferrari Impianto per la conversione di energia dal moto ondoso del mare.
US7315092B2 (en) * 2005-03-18 2008-01-01 Glen Cook Wave powered electric generating device
US7476137B2 (en) * 2005-08-29 2009-01-13 Ocean Power Technologies, Inc. Expandable wave energy conversion system
US8067849B2 (en) * 2005-12-01 2011-11-29 Ocean Power Technologies, Inc. Wave energy converter with internal mass on spring oscillator
US7322189B2 (en) * 2005-12-19 2008-01-29 General Electric Company Wide bandwidth farms for capturing wave energy
JP5284949B2 (ja) * 2006-05-01 2013-09-11 オーシャン パワー テクノロジーズ，インク． 鉛直構造を有するヒーブ板
JP5153768B2 (ja) * 2006-05-16 2013-02-27 オーシャン パワー テクノロジーズ，インク． 空気圧縮を用いる波エネルギー変換装置（ｗｅｃｗａｃ）
US8123579B2 (en) * 2006-10-03 2012-02-28 Ocean Power Technologies, Inc. Protection of apparatus for capturing wave energy
US7444810B2 (en) * 2007-01-12 2008-11-04 Olson Enterprises, Inc Lever operated pivoting float with generator
GB2445951B (en) * 2007-01-25 2008-12-17 Alvin Smith Hydro column
US8093736B2 (en) * 2007-03-09 2012-01-10 The Trustees Of The Stevens Institute Of Technology Wave energy harnessing device
CN101946088A (zh) * 2008-01-14 2011-01-12 单点系泊公司 波浪能吸收器
TR200800454A2 (tr) * 2008-01-23 2009-08-21 Terzi̇akin Mehmet Deniz dalgalarından enerji elde etme sistemi.
GB0802291D0 (en) * 2008-02-07 2008-03-12 Pure Marine Gen Ltd Wave energy conversion apparatus
US8207622B2 (en) * 2008-02-20 2012-06-26 Knowledge Based Systems, Inc. Inertial mass power generation
WO2009146564A1 (en) * 2008-04-23 2009-12-10 Muench Otto Wave power plant
US9656728B2 (en) * 2014-07-24 2017-05-23 Oscilla Power, Inc. Method for deploying and recovering a wave energy converter
US10352291B2 (en) * 2008-07-07 2019-07-16 Oscilla Power, Inc. Power take off system for wave energy convertor
US10393089B2 (en) * 2013-04-05 2019-08-27 Oscilla Power Inc. Wave energy converter
GB2461859B (en) * 2008-07-11 2010-08-04 Robert Tillotson Wave actuated pump and means of connecting same to the seabed
GB2461792A (en) * 2008-07-14 2010-01-20 Marine Power Systems Ltd Wave generator with optional floating configuration
US7785163B2 (en) * 2008-08-15 2010-08-31 Plasti-Fab Inc. Wave energy buoy
CA2734543A1 (en) * 2008-10-09 2010-04-15 E. I. Du Pont De Nemours And Company Wave energy conversion device
JP2012514708A (ja) * 2009-01-05 2012-06-28 デールセン・アソシエイツ・エルエルシイ 海洋波エネルギーを電気に変換する方法及び装置
GB0900982D0 (en) 2009-01-22 2009-03-04 Green Ocean Energy Ltd Method and apparatus for energy generation
EP3141741B1 (en) * 2009-02-20 2018-06-06 Columbia Power Technologies, Inc. Direct drive rotary wave energy conversion
EP2440448B1 (en) * 2009-06-11 2015-09-30 Sarcos LC Amphibious robotic crawler
GB2472055A (en) 2009-07-23 2011-01-26 Gregory Adam Clouter Dual bellows pneumatic wave energy device
EP2511519A4 (en) * 2009-12-09 2016-04-13 Boris Vladimirovich Silvestrov WAVE POWER PLANT
GB201010261D0 (en) * 2010-06-18 2010-08-04 Marine Power Systems Ltd Wave powered generator
CN103189639A (zh) * 2010-07-19 2013-07-03 米乐·德拉季奇 海浪发电站
CN201810454U (zh) * 2010-10-13 2011-04-27 江西泰豪特种电机有限公司 冲击式水轮机反向制动喷嘴装置
US10094356B2 (en) * 2012-05-08 2018-10-09 Rohrer Technologies, Inc. Multi mode wave energy converter with elongated wave front parallel float having integral lower shoaling extension
US9863395B2 (en) * 2012-05-08 2018-01-09 Rohrer Technologies, Inc. Wave energy converter with concurrent multi-directional energy absorption
WO2014004699A1 (en) * 2012-06-26 2014-01-03 Oscilla Power Inc. Magnetostrictive wave energy harvester with heave plate
US20160003214A1 (en) * 2012-06-26 2016-01-07 Oscilla Power, Inc. Optimized heave plate for wave energy converter
US8784653B2 (en) * 2012-07-05 2014-07-22 Murtech, Inc. Modular sand filtration-anchor system and wave energy water desalinization system incorporating the same
US8866321B2 (en) * 2012-09-28 2014-10-21 Murtech, Inc. Articulated-raft/rotary-vane pump generator system
CN103939270B (zh) * 2013-01-23 2016-08-24 中国人民解放军后勤工程学院 活塞增压水轮机发电的漂浮式波浪能发电装置
US9648777B2 (en) * 2014-01-06 2017-05-09 International Business Machines Corporation Water-based computing system
US9410559B2 (en) * 2014-01-29 2016-08-09 Hydrostor, Inc. Energy-accumulation apparatus
US20170145984A1 (en) * 2015-11-23 2017-05-25 EcoH2O Innovations LLC Wave motor and desalination system
EP3420219A4 (en) * 2016-02-26 2019-10-09 Fait, Mitchell ENERGY CONVERSION DEVICE
SE542322C2 (en) * 2016-03-16 2020-04-07 Novige Ab Floating platform
US10767618B2 (en) * 2016-04-24 2020-09-08 The Regents Of The University Of California Submerged wave energy converter for shallow and deep water operations
MA45256A (fr) * 2016-06-10 2019-04-17 Oneka Tech Système et procédé de dessalement d'eau par osmose inverse
SE540263C2 (en) * 2016-06-13 2018-05-15 Novige Ab Apparatus for harvesting energy from waves
EP3494302B1 (en) * 2016-08-05 2020-12-23 Noyek, Matthew Wave energy converter
US10488828B2 (en) * 2016-12-09 2019-11-26 National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc Multi-resonant feedback control of multiple degree-of-freedom wave energy converters
EP3571389B1 (en) * 2017-01-18 2021-01-13 Murtech Inc. Articulating wave energy conversion system using a compound lever-arm barge
US9957018B1 (en) * 2017-02-07 2018-05-01 Cvetan Angeliev System for wave amplifying, wave energy harnessing, and energy storage
US10352290B2 (en) * 2017-02-14 2019-07-16 The Texas A&M University System Method and apparatus for wave energy conversion
US10941748B2 (en) * 2017-08-31 2021-03-09 Alex Walter Hagmüller Sea wave energy converter capable of resonant operation
GB2575705B (en) * 2018-04-30 2022-03-02 Rosenberg Brian Improved survivability of wave energy convertors

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4023515A (en) * 1975-12-08 1977-05-17 American Cyanamid Company Floating wave powered pump
US5701740A (en) * 1992-10-09 1997-12-30 Tveter; Torger Device for a buoy-based wave power apparatus
US8093743B2 (en) * 2006-06-16 2012-01-10 Enrico Bozano Plant for the production of electric power from the movement of waves
GB2480110A (en) * 2010-05-08 2011-11-09 Alexander George Southcombe Tide or wave pump with stationary piston
RU120722U1 (ru) * 2010-12-03 2012-09-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН Волновая электростанция с гидротурбиной

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019521275A (ja) 2019-07-25
CA3027353C (en) 2022-05-31
CN109477452A (zh) 2019-03-15
SE540263C2 (en) 2018-05-15
EP3469208A4 (en) 2019-04-17
EP3469208A1 (en) 2019-04-17
RU2019100036A3 (ru) 2020-08-14
AU2017285896A1 (en) 2019-01-31
CL2018003568A1 (es) 2019-03-29
RU2019100036A (ru) 2020-07-14
US20190186459A1 (en) 2019-06-20
CN109477452B (zh) 2020-10-02
NZ749891A (en) 2021-09-24
US10619620B2 (en) 2020-04-14
PE20190491A1 (es) 2019-04-09
EP3469208B1 (en) 2019-11-06
ZA201900172B (en) 2019-10-30
AU2017285896B2 (en) 2022-05-12
ES2769312T3 (es) 2020-06-25
PE20230868A1 (es) 2023-05-31
JP7097073B2 (ja) 2022-07-07
CA3027353A1 (en) 2017-12-21
WO2017217919A1 (en) 2017-12-21
PT3469208T (pt) 2020-01-29
SE1650826A1 (en) 2017-12-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2734379C2 (ru) Устройство для отбора энергии волн
KR102160325B1 (ko) 연안 설비에서 터빈 타워 및 서브스테이션 또는 유사한 구성요소들을 위한 수중용 능동적 지지구조물
RU2366827C2 (ru) Шарнирное ложное морское дно
US20040070210A1 (en) Apparatus for production of energy from currents in bodies of water, a foundation, and a method for the installation of the apparatus
NZ578479A (en) Wave energy convertor with a submerged platform tethered to the sea bed with double acting pump operated by a buoyant and weighted float
US20120317970A1 (en) Wave power plant
EP3869028B1 (en) Power take-off apparatus for a wave energy converter and wave energy converter comprising the same
WO2013110928A2 (en) An underwater turbine and method of installing an underwater turbine
JP6721886B2 (ja) 浮体支持軸の軸構造および該浮体支持軸の軸構造を備えた水上発電装置
JP5371081B2 (ja) 水車および該水車を使用する波エネルギー利用装置
CA2438041C (en) Apparatus for production of energy from currents in bodies of water, a foundation, and a method for the installation of the apparatus
NZ749891B2 (en) Apparatus for harvesting energy from waves
TWI847013B (zh) 用於波能轉換器的輔助功率輸出裝置和包含該裝置的波能轉換器
EP4384699A1 (en) Wave energy converter
EP3269973B1 (en) System for extracting potential and kinetic energy from sea waves