RU2778597C1 - Marine power supply system for surveillance equipment - Google Patents
Marine power supply system for surveillance equipment Download PDFInfo
- Publication number
- RU2778597C1 RU2778597C1 RU2022101841A RU2022101841A RU2778597C1 RU 2778597 C1 RU2778597 C1 RU 2778597C1 RU 2022101841 A RU2022101841 A RU 2022101841A RU 2022101841 A RU2022101841 A RU 2022101841A RU 2778597 C1 RU2778597 C1 RU 2778597C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air
- power supply
- tower
- solar battery
- control system
- Prior art date
Links
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000007667 floating Methods 0.000 claims abstract description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract description 23
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 3
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000789 fastener Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory Effects 0.000 description 1
- 239000002965 rope Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области альтернативной энергетики, использующей энергию солнца и ветра для получения электроэнергии, с последующим накоплением и хранением сжатого воздуха, как источника для получения электроэнергии во время штиля и отсутствия солнечного света. Электроэнергия используется при эксплуатации средств обнаружения воздушных, надводных и подводных объектов, навигационного оборудования морских районов, обеспечения безопасности судоходства, контроля акватории и обеспечения охраны биоресурсов.The invention relates to the field of alternative energy, using the energy of the sun and wind to generate electricity, followed by the accumulation and storage of compressed air as a source for generating electricity during calm and lack of sunlight. Electricity is used in the operation of means for detecting air, surface and underwater objects, navigation equipment for sea areas, ensuring the safety of navigation, monitoring the water area and ensuring the protection of biological resources.
Создание такой системы позволит контролировать обеспечение безопасности судоходства и управление транспортными потоками, что является основными задачами России в сфере развития инфраструктуры в Арктике, определенными Указом Президента Российской Федерации от 5 марта 2020 №164 «Об основах государственной политики Российской Федерации в Арктике до 2035 года».The creation of such a system will make it possible to control the safety of navigation and the management of traffic flows, which are the main tasks of Russia in the field of infrastructure development in the Arctic, defined by Decree of the President of the Russian Federation dated March 5, 2020 No. 164 "On the fundamentals of the state policy of the Russian Federation in the Arctic until 2035".
Для решения поставленных задач необходим комплексный подход, способный объединить все имеющиеся наработки и решения для создания новых технических устройств и способов их энергоснабжения, способных использовать в процессе эксплуатации имеющиеся в данном регионе ресурсы, быть эффективными и исключить нанесение ущерба природе Арктики.To solve the tasks set, an integrated approach is needed that can combine all the available developments and solutions to create new technical devices and methods of their energy supply that can use the resources available in the region during operation, be effective and exclude damage to the nature of the Arctic.
Известен способ и устройство генерации электроэнергии на основе операций накопления и разделения энергии с использованием сжатого воздуха (патент Китая CN 201110259228.9), где ветровое колесо преобразует кинетическую энергию ветра в механическую энергию; ветровое колесо запускает воздушный компрессор и производит сжатый воздух; сжатый воздух накапливают в резервуаре для хранения воздуха; сжатый воздух приводит в действие воздушный двигатель или паровую турбину; воздушный двигатель или паровая турбина приводит в действие генератор для генерации электроэнергии с обеспечением накопления избыточной электроэнергии.A known method and device for generating electricity based on the operations of accumulation and separation of energy using compressed air (China patent CN 201110259228.9), where the wind wheel converts the kinetic energy of the wind into mechanical energy; the wind wheel starts the air compressor and produces compressed air; compressed air is stored in an air storage tank; compressed air drives an air engine or steam turbine; an air engine or steam turbine drives a generator to generate electricity while allowing excess electricity to be stored.
Использующее сжатый воздух устройство генерации электроэнергии на основе накопления энергии ветра содержит ветровое колесо, увеличивающую скорость коробку передач, воздушный компрессор, резервуар для хранения воздуха, электрораспределитель, воздушный двигатель или паровую турбину и генератор.The compressed air wind storage power generation apparatus comprises a wind wheel, a speed-increasing gearbox, an air compressor, an air storage tank, an electrical distributor, an air motor or a steam turbine, and a generator.
Недостатком этого устройства является необходимость иметь в наличии воздушный компрессор и воздушный двигатель, а также резервуары для хранения сжатого воздуха, выдерживающие высокое давление, и соответствующей мощности компрессор.The disadvantage of this device is the need to have an air compressor and an air motor, as well as storage tanks for compressed air that can withstand high pressure, and the appropriate capacity of the compressor.
Наиболее близкой по технической сущности к заявленному изобретению является способ генерации электроэнергии на основе накопления энергии, использующий природную энергию, и система генерации электроэнергии (патент RU 2583168, 2016 г.), включающий этапы, на которых используют природную энергию для генерации электроэнергии и электростанцию, работающую на природной энергии, для генерации электроэнергии, приводят в действие устройство сжатия воздуха для использования воздуха в качестве аккумулирующей энергию среды с последующим хранением сжатого его в устройстве для хранения воздуха, причем затем сжатый воздух полагают основным источником движущей силы или вспомогательным источником движущей силы для других электростанций.The closest in technical essence to the claimed invention is a method for generating electricity based on energy storage, using natural energy, and an electricity generation system (patent RU 2583168, 2016), including stages at which natural energy is used to generate electricity and a power plant operating on natural energy, to generate electricity, drive an air compression device to use the air as an energy storage medium, and then store the compressed air in the air storage device, and then the compressed air is considered the main source of driving force or an auxiliary source of driving force for other power plants .
Недостатком этого изобретения является необходимость использования нескольких электростанций, больших резервуаров для хранения сжатого воздуха выдерживающих давление до 180 атмосфер, что усложняет управление конструкцией системы генерации, повышает ее стоимость.The disadvantage of this invention is the need to use several power plants, large compressed air storage tanks withstanding pressure up to 180 atmospheres, which complicates the control of the design of the generation system, increases its cost.
Задачей изобретения является создание морской системы энергообеспечения средств наблюдения, в том числе и гидрометеорологических, навигационных и гидрографических средств, питающихся электроэнергией из источников, использующих энергию солнца и ветра, обеспечивающих эксплуатацию средств наблюдения и передачу полученной информации, системы, способной за счет излишков генерируемой энергии осуществлять накопление запасов энергии закачкой воздуха в погруженный в воду эластичный резервуар для хранения воздуха, что позволяет компенсировать давление внутри резервуара глубиной его погружения. Накопленный воздух в дальнейшем используется для производства электроэнергии, в качестве рабочего тела для струйно-реактивных пневматических двигателей.The objective of the invention is to create a marine power supply system for observation equipment, including hydrometeorological, navigational and hydrographic aids, powered by electricity from sources using solar and wind energy, ensuring the operation of observation equipment and the transmission of information received, a system capable of performing due to excess generated energy accumulation of energy reserves by pumping air into an elastic air storage tank submerged in water, which makes it possible to compensate for the pressure inside the tank by the depth of its immersion. The accumulated air is further used to generate electricity, as a working fluid for jet air engines.
Требуемый технический результат достигается тем, что морская система энергообеспечения средств наблюдения содержит солнечную батарею, расположенную на пирамидальной вышке плавающей платформы, сверху над солнечной батареей находятся средства наблюдения, блоки системы ГЛОНАСС, блоки системы связи и расчетно-управляющей системы. Расчетно-управляющая система осуществляет контроль работоспособности всех систем, управление ими, сбор и обработку информации от средств обнаружения и передачу этой информации. Ниже расположен электрогенератор с лопастями на валу, расположенном вертикально и направленном вниз между опорами вышки, на оконечностях лопастей располагаются струйно-реактивные пневматические двигатели с системой подачи воздуха. На вышке также расположена аккумуляторная батарея и воздушный компрессор, через систему клапанов соединенный гибкими шлангами с погруженным в воду эластичным резервуаром для хранения воздуха. Эластичный резервуар для хранения воздуха свободно закреплен на тросе и с помощью системы управления меняет глубину погружения для компенсации внутреннего давления и предотвращения разрушения. Устройство регулирования глубины погружения изменяет плавучесть механическим перемещением поршня в открытом с одной стороны полом цилиндре.The required technical result is achieved by the fact that the marine power supply system for surveillance equipment contains a solar battery located on a pyramidal tower of a floating platform, above the solar battery there are surveillance equipment, GLONASS system units, communication system units and a settlement and control system. The settlement and control system monitors the performance of all systems, manages them, collects and processes information from detection tools and transmits this information. Below is an electric generator with blades on a shaft located vertically and directed downward between the tower supports, at the ends of the blades there are jet-jet pneumatic motors with an air supply system. The tower also houses an accumulator battery and an air compressor connected through a system of valves by flexible hoses to a submerged elastic reservoir for storing air. The elastic air storage tank is loosely attached to the cable and uses a control system to change the depth of immersion to compensate for internal pressure and prevent collapse. The immersion depth control device changes the buoyancy by mechanical movement of the piston in a hollow cylinder open on one side.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на Фиг. 1 представлена морская система энергообеспечения средств наблюдения, гдеThe essence of the invention is illustrated by the drawing, where in Fig. 1 shows the marine power supply system for surveillance equipment, where
1 - антенны системы связи и ГЛОНАСС;1 - antennas of the communication system and GLONASS;
2 - средства наблюдения за поверхностью и воздушной обстановкой, гидрометеорологического, навигационного и гидрографического обеспечения;2 - means of monitoring the surface and the air situation, hydrometeorological, navigational and hydrographic support;
3 - солнечная батарея;3 - solar battery;
4 - расчетно-управляющая система;4 - settlement and control system;
5 - система клапанов;5 - valve system;
6 - воздушный компрессор;6 - air compressor;
7 - электрогенератор;7 - electric generator;
8 - аккумуляторная батарея;8 - battery;
9 - лопасти на валу электрогенератора;9 - blades on the shaft of the electric generator;
10 - ажурная пирамидальная вышка;10 - openwork pyramidal tower;
11 - система подачи воздуха;11 - air supply system;
12 - гибкий шланг;12 - flexible hose;
13 - плавающая платформа;13 - floating platform;
14 - эластичный резервуар для хранения воздуха;14 - elastic tank for air storage;
15 - трос;15 - cable;
16 - средства наблюдения за подводной обстановкой;16 - means of monitoring the underwater situation;
17-груз.17-load.
На Фиг. 2 представлена схема устройства регулирования глубины погружения в эластичном резервуаре для хранения воздуха, где:On FIG. 2 is a diagram of a device for adjusting the depth of immersion in an elastic air storage tank, where:
18 - крепление эластичного резервуара для хранения воздуха к тросу;18 - fastening of an elastic tank for storing air to a cable;
19 - электродвигатель с червячным колесом;19 - electric motor with a worm wheel;
20 - устройства регулирования глубины погружения;20 - devices for regulating the depth of immersion;
21 - червяк;21 - worm;
22 - поршень;22 - piston;
23 - клапан.23 - valve.
Изобретение работает следующим образом: при состоянии природной среды, способствующей генерации электроэнергии, в солнечную погоду с помощью солнечной батареи (3) производится генерация электроэнергии, при наличии ветра, вращающего лопасти на валу электрогенератора (9), электрогенератор (7) также подключается к процессу производства электроэнергии. Полученная от этих источников электроэнергия поступает потребителям и обеспечивает работу систем связи и ГЛОНАСС (1), средства наблюдения за поверхностью и воздушной обстановкой гидрометеорологического, навигационного и гидрографического обеспечения (2), средств наблюдения за подводной обстановкой (16), расчетно-управляющей системы (4). При превышении объема вырабатываемой над объемом потребляемой электроэнергии производится зарядка аккумуляторной батареи (8). Неиспользованная электроэнергия по команде расчетно-управляющей системы (4) запускает воздушный компрессор (6), который через систему клапанов (5) по гибким шлангам (12) закачивает воздух в эластичный резервуар для хранения воздуха (14). Эластичный резервуар для хранения воздуха (14) расположен под водой и свободно закреплен креплением (18) к тросу (15). При заполнении эластичного резервуара для хранения воздуха (14) повышается давление внутри резервуара и его плавучесть. По мере заполнения эластичного резервуара для хранения воздуха (14) для компенсации плавучести и предотвращения разрушения стенок резервуара устройство регулирования глубины погружения (20) компенсирует повышение плавучести приемом дополнительного балласта. Электродвигатель с червячным колесом (19), вращая червяк (21), перемещает поршень (22), при этом и внутрь устройства регулирования глубины погружения (20) поступает вода и выравнивает давление воздуха внутри эластичного резервуара для хранения воздуха (14) и окружающей его воды. Таким образом, эластичный резервуар для хранения воздуха (14) заполняется до тех пор, пока устройство регулирования глубины погружения (20) сможет компенсировать увеличивающееся давление внутри и плавучесть объемом принятой воды.The invention works as follows: in the state of the natural environment, which contributes to the generation of electricity, in sunny weather, with the help of a solar battery (3), electricity is generated, in the presence of wind rotating the blades on the shaft of the generator (9), the generator (7) is also connected to the production process electricity. The electricity received from these sources is supplied to consumers and ensures the operation of communication systems and GLONASS (1), means of monitoring the surface and air situation of hydrometeorological, navigation and hydrographic support (2), means of observing the underwater situation (16), settlement and control system (4 ). When the volume of generated electricity exceeds the volume of electricity consumed, the battery (8) is charged. Unused electricity, at the command of the settlement and control system (4), starts the air compressor (6), which pumps air through the valve system (5) through flexible hoses (12) into an elastic air storage tank (14). The elastic air storage tank (14) is located under the water and is loosely attached to the rope (15) by a fastener (18). Filling the flexible air storage tank (14) increases the pressure inside the tank and increases its buoyancy. As the flexible air storage tank (14) fills up to compensate for buoyancy and prevent collapse of the tank walls, the immersion depth control device (20) compensates for the increase in buoyancy by taking in additional ballast. An electric motor with a worm wheel (19), rotating the worm (21), moves the piston (22), while water enters the immersion depth control device (20) and equalizes the air pressure inside the elastic reservoir for storing air (14) and the surrounding water . In this way, the flexible air storage tank (14) is filled until the immersion depth control device (20) can compensate for the increasing internal pressure and buoyancy with the volume of water received.
При изменении погодных условий, отсутствии солнечного света и ветровой нагрузки, для обеспечения потребителей электроэнергией используются запасы аккумуляторной батареи (8) и запасы сжатого воздуха из эластичного резервуара для хранения воздуха (14). Расчетно-управляющая система (4) выдает команды на переключение в системе клапанов (5) и по гибким шлангам (12) направляет воздух через систему подачи воздуха (11) на струйно-реактивные пневматические двигатели, расположенные в оконечностях лопастей на валу электрогенератора (9). Двигатели придают лопастям вращательное движение и электрогенератор (7) вырабатывает электроэнергию для потребителей. По мере расходования воздуха из эластичного резервуара для хранения воздуха (14) его плавучесть снижается и для предотвращения разрушения его окружающей водой с помощью устройства регулирования глубины погружения (20) плавучесть восстанавливается за счет вытеснения поршнем (22) избытка воды из устройства регулирования глубины погружения (20) при вращении червяка (21) электродвигателем с червячным колесом (19).In case of changing weather conditions, lack of sunlight and wind load, the battery reserves (8) and compressed air reserves from the elastic air storage tank (14) are used to provide consumers with electricity. The settlement and control system (4) issues commands for switching in the valve system (5) and directs air through the flexible hoses (12) through the air supply system (11) to the jet-jet pneumatic motors located at the ends of the blades on the shaft of the electric generator (9) . The motors give the blades rotational motion and the electric generator (7) generates electricity for consumers. As air is consumed from the elastic air storage tank (14), its buoyancy decreases and, in order to prevent its destruction by surrounding water, the immersion depth control device (20) restores buoyancy due to the piston (22) displacing excess water from the immersion depth control device (20 ) when the worm (21) is rotated by an electric motor with a worm wheel (19).
Средства наблюдения за поверхностью и воздушной обстановкой гидрометеорологического, навигационного и гидрографического обеспечения (2), средства наблюдения за подводной обстановкой (16) осуществляют сбор информации, в том числе и об обнаруженных объектах, данные поступают в расчетно-управляющую систему (4), где полученные данные обрабатываются, объекты классифицируются, информация через систему связи передается на пункт управления. Место системы определяется по системе ГЛОНАСС, что особенно важно для дрейфующих станций, а энергообеспечение средств наблюдения продолжится и при вмерзании платформы в лед.Means for monitoring the surface and the air situation for hydrometeorological, navigational and hydrographic support (2), means for monitoring the underwater situation (16) collect information, including about detected objects, the data is fed into the settlement and control system (4), where the received data is processed, objects are classified, information is transmitted through the communication system to the control point. The location of the system is determined by the GLONASS system, which is especially important for drifting stations, and the power supply of surveillance equipment will continue even when the platform freezes into ice.
Развертывание в морской и прибрежной зонах, разветвленной сети систем наблюдения за поверхностью, воздушной и подводной обстановкой гидрометеорологического, навигационного и гидрографического обеспечения, в том числе использующих морскую систему энергообеспечения, позволит вести постоянное наблюдение как в определенной точке, при установке груза на грунт при развертывании устройства, так и по маршруту дрейфа, в случае размещения груза в толще воды, собирая, обрабатывая и передавая получаемую информацию. Получаемые данные позволят контролировать обеспечение безопасности судоходства и управление транспортными потоками, отслеживать несанкционированное перемещение подвижных объектов, выполняемые ими задачи, и своевременно принимать меры по пресечению их противоправной деятельности.Deployment in the sea and coastal zones of an extensive network of systems for monitoring the surface, air and underwater situation of hydrometeorological, navigational and hydrographic support, including those using the marine power supply system, will allow continuous monitoring both at a certain point, when placing the load on the ground when deploying the device , and along the drift route, in the case of placing cargo in the water column, collecting, processing and transmitting the information received. The data obtained will make it possible to control the safety of navigation and the management of traffic flows, track the unauthorized movement of mobile objects, their tasks, and take timely measures to curb their illegal activities.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2778597C1 true RU2778597C1 (en) | 2022-08-22 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102345561A (en) * | 2010-08-02 | 2012-02-08 | 美商洁能科技股份有限公司 | Offshore composite renewable energy power station |
RU2545263C2 (en) * | 2008-10-24 | 2015-03-27 | Витторио ПЕРРЕГРИНИ | Arrangement of integrated generator for generation of energy from renewable alternative sources without hazardous emissions, which protects and saves environment |
RU2583168C2 (en) * | 2011-09-14 | 2016-05-10 | Бейжин СянТянь Хуачуан Аэродинамик Форс Текнолоджи Рисерч Инститъют Кампани Лимитед | Electric power generation on basis of power accumulation exploiting natural energy and power generation system |
CN207664909U (en) * | 2017-08-14 | 2018-07-27 | 中国大唐集团科学技术研究院有限公司 | Marine mini fan network system |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2545263C2 (en) * | 2008-10-24 | 2015-03-27 | Витторио ПЕРРЕГРИНИ | Arrangement of integrated generator for generation of energy from renewable alternative sources without hazardous emissions, which protects and saves environment |
CN102345561A (en) * | 2010-08-02 | 2012-02-08 | 美商洁能科技股份有限公司 | Offshore composite renewable energy power station |
RU2583168C2 (en) * | 2011-09-14 | 2016-05-10 | Бейжин СянТянь Хуачуан Аэродинамик Форс Текнолоджи Рисерч Инститъют Кампани Лимитед | Electric power generation on basis of power accumulation exploiting natural energy and power generation system |
CN207664909U (en) * | 2017-08-14 | 2018-07-27 | 中国大唐集团科学技术研究院有限公司 | Marine mini fan network system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7228812B2 (en) | Sea-based hydrogen-oxygen generation system | |
DK3256716T3 (en) | HYDROPNEUMATIC ENERGY STORAGE SYSTEM | |
JP5596041B2 (en) | An integrated generator device for generating energy from renewable zero-emission alternative energy sources that respects and preserves the environment | |
Isaacs et al. | Utilization of the energy in ocean waves | |
US7808120B2 (en) | Method and apparatus for energy generation from wave motion | |
US8511078B2 (en) | Hybrid wave energy plant for electricity generation | |
JP7142914B2 (en) | renewable energy barge | |
JP2010520404A (en) | How to store and use renewable energy | |
GB2473659A (en) | Dynamically tuned wave energy converter | |
CN103334868B (en) | Magnetofluid wave energy underwater charge platform | |
EP2971753B1 (en) | Energy storage system deployed in a body of water | |
RU2150021C1 (en) | Method and megawatt-capacity power-plant module for recovering energy of reusable sources (options) | |
RU2778597C1 (en) | Marine power supply system for surveillance equipment | |
CN115009435B (en) | Built-in suspension pendulum type wave energy power generation buoy and control method | |
RU2655182C1 (en) | Electric power installation for self-contained power supply of marine devices in areas with a complex ice situation | |
CN212027973U (en) | Wind wave power generation device for cold sea area | |
HU201829B (en) | Combined wave power machine | |
WO2022055469A1 (en) | Method for producing electrical energy from wave energy, device and offshore energy island for the implementation thereof | |
Xiros et al. | Ocean Wave Energy Conversion Concepts | |
CN111188719A (en) | Wind wave power generation device, positioning method and positioning module for cold sea area | |
RU2765274C1 (en) | Renewable power sonar detection device | |
RU2347939C2 (en) | Universal sea power generation plant | |
RU2617369C1 (en) | Hydro-electric power-plant | |
RU161015U1 (en) | WAVE ENERGY MODULE | |
RU152322U1 (en) | WAVE POWER PLANT WITH A HYDRAULIC SYSTEM OF CYCLIC ACTION |