RU2774221C1 - Дом на воде с электростанцией - Google Patents
Дом на воде с электростанцией Download PDFInfo
- Publication number
- RU2774221C1 RU2774221C1 RU2021137650A RU2021137650A RU2774221C1 RU 2774221 C1 RU2774221 C1 RU 2774221C1 RU 2021137650 A RU2021137650 A RU 2021137650A RU 2021137650 A RU2021137650 A RU 2021137650A RU 2774221 C1 RU2774221 C1 RU 2774221C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- pontoon
- moment
- pipe
- forces
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 22
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 241000699666 Mus <mouse, genus> Species 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 125000001145 hydrido group Chemical group *[H] 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к области морской энергетики и может быть использовано для жизнеобеспечения домов на плаву. Предложен дом на воде, который содержит понтон, средства преобразования энергии волн в электрическую энергию, бытовые и служебные помещения, а также двигатель с гребным винтом. Понтон 1 воспринимает ветровые волнения в виде бортовой качки с помощью устройства, представляющего трубу 3, установленную поперек палубы, в которой тяжелый поршень 4 катится по наклонной поверхности. Поршень 4 с трубой 3 усиливают моменты качки понтона 1. К концам трубы 3 прикреплены гидроцилиндры, поршневая система 9 которых раскачивает коромысло 12 с двумя бочками 10, наполовину заполненными водой и создающими на концах коромысла 12 противоположный по направлению момент пары сил Архимеда от погруженной в воду бочки 10 и силы тяжести от приподнятой бочки над водой, при этом силы момента качки и силы момента коромысла направлены в гидроцилиндрах навстречу друг другу и создают избыточное давление жидкости в рабочих полостях. Жидкость попадает по трубопроводам на рабочее колесо 18 ковшовой гидротурбины 17, вращает его, а также соединенный с ним якорь генератора постоянного тока 19. Количество электрогенераторов на понтоне может быть несколько. Технический результат заключается в улучшении эксплуатационных характеристик дома на воде с электростанцией. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области морской энергетики и может быть использовано для автономного дома на воде, способного вырабатывать электрическую энергию, поддерживать необходимое энергообеспечение.
Известна волновая электростанция RU 2128781 C1, предназначенная для выработки электроэнергии путем использования энергии волн, содержащая плавучий корпус, выполненный в виде соединенных не менее, чем двух узких понтонов, разнесенных по ширине и снабженных поперечно расположенными параллельно друг другу эстакадами, вдоль которых установлены кронштейны и поплавки, а на выходном валу установлено зубчатое колесо, связанное с валом редуктора. К недостаткам аналога относится сложность конструкции механизма, преобразующего возвратно-поступательное движение понтонов во вращательное движение зубчатого колеса.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является преобразование волновой энергии моря патент RU 2758213 С1, в котором с помощью верхнего поплавка, плавающего на поверхности водоема и нижнего поплавка, неподвижного относительно дна водоема, а также насосов двухстороннего действия, совершающих возвратно-поступательные движения жидкости, создается избыточное давление жидкости, используемое для выработки энергии. Основным недостатком прототипа является необходимость механической связи штока и поршня насоса со дном водоема через нижний поплавок и трос, что усложняет конструкцию и его эксплуатацию.
Техническим результатом настоящего изобретения является преобразование бортовой качки понтона в повышенное давление жидкости в гидроцилиндрах, подачу жидкости на рабочее колесо ковшевой гидротурбины, вращения вала гидротурбины, а также якоря генератора постоянного тока. При этом понтон, и успокоители качки не имеют механической связи со дном водоема.
Технический результат достигается за счет того, что в процессе бортовой качки, создаются усиленные по амплитуде колебания понтона за счет его взаимодействия с трубой, установленной поперек понтона, внутри которой имеется тяжелый поршень, способный катиться по наклонной поверхности. К концам трубы присоединены гидроцилиндры, поршневая система которых раскачивает коромысло с двумя бочками, наполовину залитых водой и создающих на концах коромысла противоположный по направлению момент пары от архимедовой силы и силы тяжести. Силы момента качки и силы момента коромысла направлены в гидроцилиндрах навстречу друг другу, создавая избыточное давление жидкости в рабочих полостях, которая направляется к рабочему колесу ковшевой гидротурбины, выходная мощность которой пропорциональна давлению жидкости. Гидротурбина вращает якорь генератора постоянного тока, вырабатывая электроэнергию для потребителей.
На Фиг.1 представлена схема электрогенератора, использующей энергию бортовой качки понтона, оборудованной ковшевой гидротурбиной и генератором постоянного тока.
К палубе понтона 1, болтами 5 прикреплен корпус 2, к которому крепится стальная труба 3, внутри которой катится на роликах поршень 4. На краях трубы установлены крышки 6 с клапанами выпуска воздуха 5. Цилиндры 8 соединены с трубой 3 креплением 7. Штоки поршней 9 соединены шарнирами 11 с коромыслом 12. Бочки 10,наполовину заполненные водой, установлены по краям коромысла 12, которое крепится к корпусу 2 в узлах 14. Жидкость под давлением из цилиндров 8 с помощью клапанов 15 и трубопроводов 16 подается к соплам 18 ковшевой гидротурбины 17, вал которой соединен с якорем генератора постоянного тока 19.
Перед началом эксплуатации при отсутствии бортовой качки производится выравнивание уровней воды в бочках 10 по отношению к уровню водоема за счет регулировки длин штоков 9, а также подбора оси крепления 14 в отверстиях корпуса. При этом поршни должны находиться в среднем положении своего хода.
Электрогенератор работает следующим образом:
Под действием волн понтон испытывает бортовую качку, наклоняется в наветренную сторону до угла крена, равного амплитуде качки вместе с корпусом 2 и трубой 3. В трубе 3 установлен тяжелый поршень 4, способный катиться под уклон на роликах с ускорением и тормозиться крышками 6 с клапанами 5. С помощью клапанов 5 достигается согласование частот бортовой качки и собственных частот колебаний трубы 3 с поршнем 4, варьируя расходом воздуха через клапана, что изменяет сопротивление воздуха движущемуся поршню. Увеличение амплитуды качки воспринимается цилиндрами 8, скрепленными штангами 7 с концами трубы 3, внутри которой размещены поршни со штоками 9 гидроцилиндров двойного действия. Преобразование моментов бортовой качки в энергию давления жидкости в полостях гидроцилиндров производится с помощью успокоителя качки, который состоит из коромысла 12, способного поворачиваться относительно опор 14, и бочек 10, расположенных по краям коромысла, наполовину заполненных водой, при этом штоки с поршнями 9 соединены с коромыслом 12 в шарнирах 11. Равновесное состояние бочек 10 с коромыслом 12 достигается в случае, когда уровни воды в них и в водоеме совпадают ,а коромысло 12 находится в горизонтальном положении. В случае нарушения их равновесного состояния, когда одна из бочек будет погружена в воду, а другая приподнята над водой, возникает момент пары сил: одна Архимеда, другая сила тяжести на плече коромысла. Этот момент противоположен по направлению моменту, нарушающему это равновесие. В этом случае успокоитель качки выполняет две задачи, из которых одна направлена на снижение бортовой качки, а другая на повышение в напорных полостях гидроцилиндров давление жидкости, которая попадает по трубопроводам на рабочее колесо ковшевой гидротурбины, вращает его и соединенный с ним якорь генератора постоянного тока.
В качестве примера рассмотрен дом на воде с углом бортовой качки, который раскачивается трубой с тяжелым поршнем, момент которого Мтр.=Р*L/2=m*g*L/2; при m=400кг, g=9,81м/с2, L =6м, Мтр.=11772 Н*м;
По мере раскачивания понтона увеличивается угол бортовой качки и увеличивается скорость V поршня, которые создают момент, добавляемый к моменту Мтр. ,равный Мтр.=m*g*v/t *h; Здесь m*g*v/t-импульс силы, возникающий от соударения поршня с крышкой трубы за время t, h- плечо момента силы. При значениях угла бортовой качки в пределах 4 градусов, t= 1,0 с, h=1м, скорость качения груза по трубе составит v=2 м/с, а момент от импульса силы составит 8000 Н*м. Суммарный момент достигает значения 20000 Н*м.
Момент успокоителя качки, противоположный суммарному моменту, равен Мус= m1* g*L, при значении m1= 300кг, ( вес заполненной водой части бочек, либо архимедова сила), L=6м, момент успокоителя качки достигнет Мус=300*9,81*6=18000 Н*м., а усилия сжатия жидкости в полостях гидроцилиндров на плече 5м составят 3600Н. При площади поршня равной 100см2 давление жидкости повысится до 3,6 атм. Давление подается к соплам ковшевой гидротурбины, из которых с высокой скоростью струй до 80 м/с попадает на лопасти рабочего колеса, развивая мощность P=9,81*Q*H; Здесь Q-расход воды равный 0,01 м3/с, Н-напор воды ,равный 36м .Мощность, развиваемая гидротурбиной, достигнет 2.0 кВт. Экспериментально установлено, что мощность ковшевой гидротурбины пропорциональна напору жидкости, подводимому к соплам, что согласуется с экспериментальной оценкой на полномасштабном макете.
В случае установки на понтоне 3х электрогенераторов, суммарная мощность достигнет 6 кВт.
Claims (1)
- Дом на воде с электростанцией, содержащий понтон, средства преобразования энергии волн в электрическую энергию, бытовые и служебные помещения, а также двигатель с гребным винтом, отличающийся тем, что понтон воспринимает ветровые волнения в виде бортовой качки с помощью устройства, представляющего трубу, установленную поперёк палубы, в которой тяжёлый поршень катится по наклонной поверхности с возможностью усиливать моменты качки понтона за счёт момента качаний трубы с поршнем, при этом к концам трубы прикреплены гидроцилиндры, поршневая система которых раскачивает коромысло с двумя бочками, наполовину заполненными водой и создающими на концах коромысла противоположный по направлению момент пары сил Архимеда от погруженной в воду бочки и силы тяжести от приподнятой бочки над водой, при этом силы момента качки и силы момента коромысла направлены в гидроцилиндрах навстречу друг другу, создавая избыточное давление жидкости в рабочих полостях, откуда жидкость попадает по трубопроводам на рабочее колесо ковшовой гидротурбины, вращает его, а также соединённый с ним якорь генератора постоянного тока, причём количество электрогенераторов на понтоне может быть несколько.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2774221C1 true RU2774221C1 (ru) | 2022-06-16 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2812286C1 (ru) * | 2023-06-27 | 2024-01-29 | Борис Моисеевич Бродский | Плавучая электростанция |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4363213A (en) * | 1981-03-11 | 1982-12-14 | Paleologos George E | Combined body and power generating system |
SU1139877A1 (ru) * | 1983-11-02 | 1985-02-15 | Государственный Научно-Исследовательский Энергетический Институт Им.Г.М.Кржижановского | Волнова энергетическа установка |
RU2005200C1 (ru) * | 1991-06-03 | 1993-12-30 | Владимир Григорьевич Нацик | Волнова энергетическа установка |
DE202004004912U1 (de) * | 2004-03-30 | 2005-08-11 | Kusan, Kristian, Dipl.-Ing. | Multifunktionales Haus |
CN106080995A (zh) * | 2016-06-30 | 2016-11-09 | 泉州市知产茂业工业设计有限公司 | 一种方便移动的水上房屋 |
RU2652362C1 (ru) * | 2017-05-22 | 2018-04-25 | Василий Борисович Тютин | Плавучий дом |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4363213A (en) * | 1981-03-11 | 1982-12-14 | Paleologos George E | Combined body and power generating system |
SU1139877A1 (ru) * | 1983-11-02 | 1985-02-15 | Государственный Научно-Исследовательский Энергетический Институт Им.Г.М.Кржижановского | Волнова энергетическа установка |
RU2005200C1 (ru) * | 1991-06-03 | 1993-12-30 | Владимир Григорьевич Нацик | Волнова энергетическа установка |
DE202004004912U1 (de) * | 2004-03-30 | 2005-08-11 | Kusan, Kristian, Dipl.-Ing. | Multifunktionales Haus |
CN106080995A (zh) * | 2016-06-30 | 2016-11-09 | 泉州市知产茂业工业设计有限公司 | 一种方便移动的水上房屋 |
RU2652362C1 (ru) * | 2017-05-22 | 2018-04-25 | Василий Борисович Тютин | Плавучий дом |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2812286C1 (ru) * | 2023-06-27 | 2024-01-29 | Борис Моисеевич Бродский | Плавучая электростанция |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8686582B2 (en) | Wave energy converter | |
US9309860B2 (en) | Wave energy conversion device | |
Falcao | Wave energy utilization: A review of the technologies | |
Salter et al. | Power conversion mechanisms for wave energy | |
US7980832B2 (en) | Wave energy converter | |
CA2322882C (en) | Extracting power from moving water | |
US7928594B2 (en) | Apparatus for receiving and transferring kinetic energy from a flow and wave | |
KR20110102460A (ko) | 파동의 작용을 통한 에너지 생산 시스템 | |
US20100244451A1 (en) | Ocean wave energy to electricity generator | |
CN110949633A (zh) | 驳船型漂浮式风机系统及浮式风机平台 | |
US10415539B1 (en) | Tidal electricity generator | |
WO2009093988A2 (en) | Energy generating system from sea waves | |
KR20160018487A (ko) | 하이브리드 에너지 플랜트 | |
JP2019507290A (ja) | フライホイールエネルギー保存装置およびその使用方法 | |
WO2009109701A1 (en) | Wave power plant | |
RU2774221C1 (ru) | Дом на воде с электростанцией | |
Amarkarthik et al. | Laboratory experiment on using non-floating body to generate electrical energy from water waves | |
GB2540615A (en) | Wave energy converter | |
EP2961979B1 (en) | Modular floating pier with integrated generator of energy from renewable sources | |
KR20220038585A (ko) | 파도 에너지 변환 및 추진 장치 | |
CN109253039B (zh) | 万向波浪能发电船 | |
RU161015U1 (ru) | Волновой энергетический модуль | |
WO2017049335A1 (en) | A vertical mass displacement drive | |
Eidsmoen et al. | A PRELIMINARY PROPOSAL FOR A FLOATING |