RU2741361C1 - Method of converting wave energy of ocean surface to electricity and device for implementation thereof - Google Patents
Method of converting wave energy of ocean surface to electricity and device for implementation thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2741361C1 RU2741361C1 RU2020105274A RU2020105274A RU2741361C1 RU 2741361 C1 RU2741361 C1 RU 2741361C1 RU 2020105274 A RU2020105274 A RU 2020105274A RU 2020105274 A RU2020105274 A RU 2020105274A RU 2741361 C1 RU2741361 C1 RU 2741361C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coil
- magnet
- movement
- sections
- ocean surface
- 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
Description
Настоящее предлагаемое изобретение относится к обеспечению электроэнергией морских средств передвижения.The present invention relates to the provision of electrical power to marine vehicles.
Известен способ преобразования энергии качки плавающего средства, в котором по бортам расположены цистерны с жидкостью, соединенные трубопроводом с турбинами (см. RU 2046884 C1, 27.10.1995, F03B13/12) (1).There is a known method of converting the energy of the rolling of a floating vehicle, in which tanks with liquid are located on the sides, connected by a pipeline with turbines (see RU 2046884 C1, 10/27/1995, F03B13 / 12) (1).
Известен стержневой гидроволновой генератор, содержащий перемещающийся постоянный магнит, и использующий электромагнитную индукцию (см. RU 2413089 C1, 27.02.2011, F03B13/12) (2). Существует множество других способов и устройств, позволяющих получать электроэнергию от морского волнения (см RU 2549006 C2, 20.04.2015, F03B13/22, RU 2580994 C1, 10.04.2016, F03B13/12) (3, 4, 5). Всем им присущи разные недостатки, главным из которых является низкий КПД и трудности при их использовании на уже построенном судне.Known is a rod-shaped hydro-wave generator containing a moving permanent magnet and using electromagnetic induction (see RU 2413089 C1, 27.02.2011, F03B13 / 12) (2). There are many other methods and devices that make it possible to obtain electricity from sea waves (see RU 2549006 C2, 04/20/2015, F03B13 / 22, RU 2580994 C1, 04/10/2016, F03B13 / 12) (3, 4, 5). All of them have various disadvantages, the main of which is their low efficiency and difficulties in using them on an already built ship.
Целью настоящего предложения является достижение максимального КПД при любом направлении перемещения судна относительно морского волнения и использование его на любом плавсредстве. За прототип использовано устройство из источника (2).The purpose of this proposal is to achieve maximum efficiency in any direction of movement of the vessel relative to sea waves and its use on any floating craft. A device from a source (2) was used for the prototype.
Поставленная цель в способе, заключающимся в использовании электромагнитной индукции, возбуждаемой движущимся магнитом, достигается тем, что, направление его движения определяют путем расположения линии его перемещения на вращающейся плоскости в гравитационном поле Земли во время качки, кроме того, токовую нагрузку индукционного преобразователя регулируют по минимальной скорости перемещения в конечных точках перемещения магнита.The goal in the method, which consists in the use of electromagnetic induction excited by a moving magnet, is achieved by the fact that the direction of its movement is determined by the location of the line of its movement on a rotating plane in the gravitational field of the Earth during rolling, in addition, the current load of the induction converter is adjusted to the minimum the speed of movement at the end points of the movement of the magnet.
В устройстве, содержащим перемещающийся постоянный магнит, последний представляет собой набор магнитных колец с осевой намагниченностью, разделенных свинцовыми шайбами, и расположенных последовательно на стержне перемещения, находящимся в центре секционной катушки, толщина секций которой, равна толщине магнитных колец, а расстояние между ними равно расстоянию между магнитными кольцами. Кроме того, все секции катушки присоединены последовательно к регулятору токовой нагрузки, управляющий вход которого соединен с выходом регистратора напряжения крайних секций катушки, соединенных с ним, а выход - с аккумулятором и фиксатором перемещения набора колец. Секционная катушка закреплена на вращающемся диске, имеющего электромагнитные фиксаторы по краям, подключенные к регулятору времени фиксации, соединенному с выходом регистратора напряжения крайних секций катушки, а ось диска перпендикулярна палубе судна.In a device containing a moving permanent magnet, the latter is a set of magnetic rings with axial magnetization, separated by lead washers, and located in series on the displacement rod located in the center of the sectional coil, the thickness of the sections of which is equal to the thickness of the magnetic rings, and the distance between them is equal to the distance between the magnetic rings. In addition, all sections of the coil are connected in series to the current load regulator, the control input of which is connected to the output of the voltage recorder of the extreme sections of the coil connected to it, and the output is connected to the battery and the lock for moving the set of rings. The sectional coil is fixed on a rotating disk having electromagnetic clamps along the edges connected to a fixing time regulator connected to the output of the voltage recorder of the extreme sections of the coil, and the axis of the disk is perpendicular to the ship's deck.
Возможность практической реализацииPossibility of practical implementation
На чертеже - Фиг.1 показан главный элемент устройства, преобразующего энергию волнения поверхности океана в электричество. Он состоит из секционной катушки-1, состоящих из секций с намотанным в них проводом-2. Катушка-1 помещена в цилиндрический корпус-3 с закрепленным на его боковых стенках стерженем-4, который проходит сквозь трубку-5, на которой последовательно закреплены свинцовые шайбы-6, и кольцевые магниты-7. Намагниченность дисков осевая и их полюса последовательно чередуются на трубке-5. Трубка выполнена из немагнитного материала, и имеет смазку длина трубки-5 равна, примерно, половине длины корпуса катушки-1.The drawing - Fig. 1 shows the main element of a device that converts the wave energy of the ocean surface into electricity. It consists of a sectional coil-1, consisting of sections with a wire-2 wound in them. Coil-1 is placed in a cylindrical body-3 with a rod-4 fixed on its side walls, which passes through a tube-5, on which lead washers-6 are sequentially fixed, and ring magnets-7. The magnetization of the disks is axial and their poles alternate sequentially on tube-5. The tube is made of non-magnetic material, and has a lubricant; the length of the tube-5 is approximately equal to half the length of the coil body-1.
Между краями дисков и внутренней поверхностью катушки желательно иметь минимальный зазор. В этом случае ЭДС, наводимая машитами-7 в обмотках секций-2 при движений по оси катушки будет максимальной. С той же целью толщина внутреннего цилиндра катушки должна быть минимальной. Трубка-5 с нанизанными на нее шайбами и магнитами скользит по стержню-4 синхронно с волновым воздействием на судно. Как это происходит будет пояснено позднее. В случае сильной качки, на боковых сторонах корпуса закреплены пружины-8, предохраняющие от поломок.It is desirable to have a minimum clearance between the edges of the discs and the inner surface of the coil. In this case, the EMF induced by machines-7 in the windings of sections-2 during movements along the axis of the coil will be maximum. For the same purpose, the thickness of the inner cylinder of the coil should be kept to a minimum. Tube-5 with washers and magnets strung on it slides along the rod-4 synchronously with the wave action on the ship. How this happens will be explained later. In the case of strong heaving, springs-8 are fixed on the sides of the body, protecting against breakages.
Как известно, напряжение, возникающее в проводнике при электромагнитной индукции пропорционально скорости изменения магнитного поля. Волновые же процессы в океане достаточно медленные, они измеряются единицами секунд, и прямая механическая связь волнового движения и движения магнита внутри катушки даст ничтожный КПД. Именно по указанной причине главный элемент преобразователя выполнен секционным и, например, при лине катушки 0,2 м., и числе секций 10 односекундная волна даст скорость с взаимодействия одной секции 0,2 сек, а их 10. Ширина каждой секции равна толщине магнитного кольца. Шайбы-6 изготовлены из свинца с целью получения максимальной мощности.As you know, the voltage that occurs in a conductor during electromagnetic induction is proportional to the rate of change of the magnetic field. The wave processes in the ocean are rather slow, they are measured in units of seconds, and the direct mechanical connection of the wave motion and the motion of the magnet inside the coil will give negligible efficiency. It is for this reason that the main element of the converter is sectional and, for example, with a coil line of 0.2 m, and the number of sections is 10, a one-second wave will give a speed from the interaction of one section of 0.2 sec, and there are 10. The width of each section is equal to the thickness of the magnetic ring ... Washers-6 are made of lead for maximum power.
Цилиндрический корпус-3 закреплен на диске-9, показанным на Фиг. 2. Диск-9 вращается на шариковом подшипнике-10, установленным на платформе-11, которая крепится к палубе судна. Диаметрально, по краям диска установлены подпружиненные электромагнитные фиксаторы-12. Стержни фиксаторов-13 практически всегда прижаты к краям диска, что не позволяет ему вращаться вокруг своей оси-А. Обмотки фиксаторов соединены с установщиком времени фиксации-14, к которому подключен управляющий регистратор напряжения-16.The cylindrical body-3 is fixed on the disk-9 shown in FIG. 2. Disk-9 rotates on a ball bearing-10 mounted on platform-11, which is attached to the deck of the ship. Diametrically, along the edges of the disc, spring-loaded electromagnetic clamps-12 are installed. The rods of the clamps-13 are almost always pressed against the edges of the disk, which does not allow it to rotate around its axis-A. The latch windings are connected to the latching time installer-14, to which the control voltage recorder-16 is connected.
На чертеже - Фиг. 3 показана схема последовательных соединений секции обмоток-2 к регулятору токовой нагрузки-15. Управляющий вход регулятора соединен с выходом регистратора напряжения-16, а регулятор токовой нагрузки подключен к аккомулятору-17, от которого осуществляется питание потребителей, и фиксатору-18, который не показан на фиг. 1, и может иметь любое исполнение, например в виде штыря, перемещенного в теле корпуса катушки, и препятствующего осевому перемещению кольцевых магнита в-7In the drawing - FIG. 3 shows a diagram of serial connections of the winding section-2 to the current load regulator-15. The control input of the regulator is connected to the output of the voltage recorder-16, and the current load regulator is connected to the accumulator-17, from which the consumers are powered, and the latch-18, which is not shown in FIG. 1, and can have any design, for example, in the form of a pin displaced in the body of the coil body and preventing the axial movement of the ring magnet in-7
Работа преобразователя волновой энергии.Wave energy converter operation.
Итак, диск-9, свободно вращающийся на платформе-11, закрепленной горизонтально на палубе, при максимальном крене, занимает положение при котором корпус-3 повернут к направлению крена с секцией катушки-1, в которой находится край наборного магнита-7. При его движении к какому-либо краю катушки-1 и одновременного поворота диска-9 в угловое положение, соответствующего нижнему крену палубы, в крайней секции, где движется крайний магнит-7 (регулятор токовой нагрузки еще не нагружает катушку в первые периоды колебательного напряжения на ней), возникает командный импульс напряжения на выходе установщика времени фиксации-16, который снимает напряжение с обмоток фиксаторов-12, и стержни-13 фиксируют диск-9, при котором осевая линия катушки-1 проходит в плоскости максимальной качки судна. Тем самым, перемещающийся по стержню-4 пакет магнитов-7 достигает максимальной скорости.So, the disk-9, freely rotating on the platform-11, fixed horizontally on the deck, at the maximum heel, takes a position in which the hull-3 is turned towards the direction of the roll with the section of the coil-1, in which the edge of the dial-up magnet-7 is located. When it moves to any edge of the coil-1 and simultaneously rotates the disk-9 to an angular position corresponding to the lower roll of the deck, in the extreme section, where the extreme magnet-7 moves (the current load regulator does not load the coil in the first periods of the oscillatory voltage by it), a command voltage pulse arises at the output of the fixing time installer-16, which removes the voltage from the windings of the latches-12, and the rods-13 fix the disk-9, at which the centerline of the coil-1 passes in the plane of maximum pitching of the vessel. Thus, the package of magnets-7 moving along the rod-4 reaches the maximum speed.
Необходимо пояснить еще одно важное качество предлагаемого устройства. После фиксации диска регистратор напряжения-16 переходит в режим управления токовой нагрузки обмоток катушки-1. В этом режиме он увеличивает ток отбора из секций катушки, и тем самым увеличивает тормозящее магнитное поле, препятствующее перемещению пакета постоянных магнитов внутри катушки. Его алгоритм действия заключается в том, чтобы пакет магнитов имел максимальную амплитуду перемещения по стержню при волновой обстановке, в которой находится судно. Тем самым достигается максимальный отбор мощности в точке нахождения (движения) судна.It is necessary to clarify one more important quality of the proposed device. After fixing the disk, the voltage recorder-16 switches to the mode of controlling the current load of the coil-1 windings. In this mode, it increases the withdrawal current from the coil sections, and thereby increases the braking magnetic field, which prevents the movement of the package of permanent magnets inside the coil. Its algorithm of action is that the package of magnets has the maximum amplitude of movement along the rod in a wave environment in which the ship is located. This achieves maximum power take-off at the point of location (movement) of the vessel.
Установщик времени фиксации имеет ручное управление, и может задавать любые интервалы настройки и фиксации диска-9. Обычно, курс судна, или параметры волнения меняются один раз за несколько часов, что не обременяет капитана судна и стоящих на вахте. В тоже время, при грамотном техническом исполнении от одного небольшого устройство при качке 3-4 балла, можно получать сотни ватт электрической мощности.The fixing time installer has manual control, and can set any intervals for setting and fixing the disk-9. Usually, the course of the vessel, or the parameters of the sea, change once every few hours, which does not burden the captain of the vessel and those on watch. At the same time, with competent technical performance from one small device with a pitch of 3-4 points, you can get hundreds of watts of electrical power.
В принципе, диск-9 не обязательно фиксировать. Предложенное механическое решение будет неизбежно располагать ось перемещения пакета магнитов в плоскости качки судна, но бывает, что качка судна происходит по разным осям одновременно (например, и от воздействия ветра). В этом случае будет одновременно происходить и вращение диска и перемещение магнитов по оси катушки-4. Следствием такого случая будет уменьшение отбираемой от преобразователя мощности, и повышенный износ его элементов.In principle, disk-9 does not have to be fixed. The proposed mechanical solution will inevitably position the axis of movement of the package of magnets in the plane of the ship's roll, but it happens that the roll of the ship occurs along different axes simultaneously (for example, from the effect of the wind). In this case, both the rotation of the disk and the movement of the magnets along the axis of the coil-4 will occur simultaneously. The consequence of such a case will be a decrease in the power taken from the converter, and an increased wear of its elements.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020105274A RU2741361C1 (en) | 2020-02-04 | 2020-02-04 | Method of converting wave energy of ocean surface to electricity and device for implementation thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020105274A RU2741361C1 (en) | 2020-02-04 | 2020-02-04 | Method of converting wave energy of ocean surface to electricity and device for implementation thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2741361C1 true RU2741361C1 (en) | 2021-01-25 |
Family
ID=74213143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020105274A RU2741361C1 (en) | 2020-02-04 | 2020-02-04 | Method of converting wave energy of ocean surface to electricity and device for implementation thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2741361C1 (en) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2876751A1 (en) * | 2004-10-15 | 2006-04-21 | Centre Nat Rech Scient | APPARATUS FOR CONVERTING WAVE ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY |
| RU2413089C1 (en) * | 2010-03-16 | 2011-02-27 | Ильдар Фанилевич Мотыгуллин | Hydraulic wave rod core electric generator |
| RU141126U1 (en) * | 2013-05-13 | 2014-05-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГБОУВПО "МГТУ") | WAVE BALLAST-PENDULUM POWER PLANT |
| RU151384U1 (en) * | 2014-06-10 | 2015-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" | WAVE INSTALLATION |
| CN210074995U (en) * | 2019-06-22 | 2020-02-14 | 山东科技大学 | Raft type wave energy electromagnetic induction power generation device |
| GB2576908A (en) * | 2018-09-06 | 2020-03-11 | Hunter Cairns Andrew | A wave power electric generator |
| CN111271214A (en) * | 2020-02-18 | 2020-06-12 | 上海海事大学 | Wave power generation device |
-
2020
- 2020-02-04 RU RU2020105274A patent/RU2741361C1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2876751A1 (en) * | 2004-10-15 | 2006-04-21 | Centre Nat Rech Scient | APPARATUS FOR CONVERTING WAVE ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY |
| RU2413089C1 (en) * | 2010-03-16 | 2011-02-27 | Ильдар Фанилевич Мотыгуллин | Hydraulic wave rod core electric generator |
| RU141126U1 (en) * | 2013-05-13 | 2014-05-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГБОУВПО "МГТУ") | WAVE BALLAST-PENDULUM POWER PLANT |
| RU151384U1 (en) * | 2014-06-10 | 2015-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" | WAVE INSTALLATION |
| GB2576908A (en) * | 2018-09-06 | 2020-03-11 | Hunter Cairns Andrew | A wave power electric generator |
| CN210074995U (en) * | 2019-06-22 | 2020-02-14 | 山东科技大学 | Raft type wave energy electromagnetic induction power generation device |
| CN111271214A (en) * | 2020-02-18 | 2020-06-12 | 上海海事大学 | Wave power generation device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7425772B2 (en) | Electric power generating system using ring-shaped generators | |
| US6020653A (en) | Submerged reciprocating electric generator | |
| US8633605B2 (en) | Magnetic flux power generation based on oscilating movement | |
| Li et al. | Towards self-powered technique in underwater robots via a high-efficiency electromagnetic transducer with circularly abrupt magnetic flux density change | |
| EP3340442B1 (en) | Subsea buoy | |
| US9581128B2 (en) | Systems and methods for wave energy conversion | |
| GB2463129A (en) | Electrical generator with rolling magnetic ball | |
| WO2008093037A1 (en) | Apparatus for generating electrical power | |
| KR101361628B1 (en) | Floating generation apparatus | |
| RU2741361C1 (en) | Method of converting wave energy of ocean surface to electricity and device for implementation thereof | |
| CN106884756B (en) | Seawater surge can comprehensively utilize generating set with the tide energy of flow | |
| US20180230961A1 (en) | Method and apparatus for wave energy conversion | |
| US11108311B2 (en) | Brushless motor-generator having a spherical stator and spherical windings with displaced poles | |
| CN209195586U (en) | A kind of ship buoy power generating device | |
| US8575790B1 (en) | Superconducting electrodynamic turbine | |
| CN105179153A (en) | Swinging fluid kinetic energy conversion device with bionic hydrofoil | |
| JP6166674B2 (en) | Axial gap generator | |
| US11043858B2 (en) | High efficiency power generation system and a method of operating same | |
| RU165899U1 (en) | ELECTRIC GENERATOR | |
| RU2751430C1 (en) | Marine wave energy generator | |
| RU2802901C1 (en) | Wave power plant with pendulum electric generator | |
| RU211319U1 (en) | Float Wave Power Plant | |
| RU195958U1 (en) | ELECTRIC POWER GENERATOR FOR A WIND ENGINE | |
| RU194460U1 (en) | NAVIGATION DEVICE | |
| RU2505911C1 (en) | Electric generator for artificial earth satellite |