RU2783167C1

RU2783167C1 - Мобильная волновая энергоустановка

Info

Publication number: RU2783167C1
Application number: RU2021132949A
Authority: RU
Inventors: Александр Ильич Попов
Filing date: 2021-11-12
Publication date: 2022-11-09

Abstract

Изобретение относится к возобновляемым источникам энергии. Мобильная волновая энергоустановка содержит закрепленную за опору плавающую платформу с регулируемой плавучестью и с размещенными на ней волноприемными камерами, соединенными с воздуховодом, подключенным к хранилищу сжатого воздуха, выход которого соединен с воздушной турбиной, оснащенной электрогенератором. Несколько волноприемных камер расположены на платформе вдоль направления движения волн. Каждая камера выполнена в виде эластичного баллона, оснащенного верхним подпружиненным на закрывание клапаном и нижним подпружиненным на открывание клапаном, который через свой обратный запорный клапан подключен к воздуховоду хранилища сжатого воздуха. По обе стороны платформы на передней ее части закреплены под углом к направлению движения волн волноприемные щиты. Волноприемные щиты установлены на платформе с помощью поворотных опор, регулирующих их угол наклона к направлению движения волн, и закреплены на платформе механическим фиксатором. Техническим результатом является повышение простоты и надежности конструкции. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Предполагаемое изобретение относится к возобновляемым источникам гидроэнергетики и может быть использовано для выработки энергии от движения волн в морях, океанах и на крупных озерах, далее в бассейнах.

Известны многочисленные волновые установки, использующие различные варианты преобразования энергии волн, в частности для получения и накопления сжатого воздуха, который в дальнейшем направляется на турбины, оснащенные электрогенераторами.

Известна [1], например, «Волновая энергетическая установка» автора Соколова В. Г. по авторскому свидетельству СССР № 1211443, МПК F03B 13/12.

Установка содержит эластичные баллоны, подключенные к преобразователю энергии, выполненному в виде гидроцилиндров с подпружиненными поршнями, штоками, имеющими зубчатую нарезку, и поршневыми полостями, сообщенными с помощью трубопроводов с баллонами, и храповых колес, снабженных пружинами кручения, связанных с валом электрогенератора и взаимодействующих с нарезкой штоков.

Волны, ударяясь в эластичные баллоны, вызывают изменение их объема, что приводит к перемещению поршней под действием жидкости, заполненной в баллонах и в трубопроводах, при этом зубчатая нарезка штоков воздействует на храповые колеса, закручивает пружины, аккумулирующие энергию волн, и вращает вал электрогенератора.

Недостатком данной установки является ее сложность и не надежность из за наличия зубчатых передач, пружин, являющихся не стабильными узлами при нахождении их в воде длительное время.

Известна так же [2] «Волновая электростанция» автора Каргаева Л. А. по патенту РФ № 2049925, МПК F03B 13/12, F03B 13/22, использующая плавучую платформу с волноприемными камерами.

Данное устройство содержит плавучий корпус, на котором размещены электрогенератор, воздушная турбина и волноприемные камеры с поплавками г-образной формы, установленные с возможностью одновременного вращения на горизонтальном валу. Момент вращения поплавков при вертикальных перемещения камер оказывает дополнительное воздействие на вал турбины и добавляет воздействие на нее от сжатого воздуха в волноприемных камерах.

Недостаток данного устройства в том, что не используется кинетическая энергия волны, имеющая больший энергетический потенциал по сравнению с ее потенциальной энергией, содержащейся в амплитуде волны. Кроме того, данное устройство также является громозким и сложным в реализации за счет большого количества дополнительных механизмов и согласующих вращение вала турбины узлов: повышающий редуктор, обгонные муфты, храповик и т.д.

Ближайшим аналогом (прототипом) [3] является «Мобильная волновая электростанция» авторов Щеклеина С. Е. и Попова А. И. по патенту РФ № 2580251, МПК F03B 13/24, содержащая плавающую платформу с волноприемной камерой.

Данное устройство содержит волноприемную камеру, выполненную в виде V-образного протяженного вдоль фронта волны тоннеля с боковыми стенками, наклонной нижней плоскостью на его входе и с подпружиненным клапаном на выходе узкой части тоннеля, соединенного с воздуховодом, подключенному к хранилищу сжатого воздуха, выход которого соединен с воздушной турбиной, причем платформа содержит полости, заполняемые водой для создания регулируемой плавучести и она соединена с опорой посредством гибких тросов.

Данное устройство отличается мобильностью и имеет простую конструкцию с минимальной материалоемкостью.

Недостатком данной электростанции является ограниченный КПД, обусловленный получением волноприемной камерой ограниченной механической энергии от удара части волны, проникшей в объем камеры.

Назначение предлагаемого изобретения в устранении указанного недостатка, расширению функциональных возможностей волновой электростанции и создание простой конструкции, не содержащей сложных и не надежных узлов и деталей.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в следующем:

- применено несколько волноприемных камер, расположенных на платформе вдоль направления движения волны;

- волноприемные камеры выполнены в виде эластичных баллонов, изменяющих свой объем под действием удара волн;

- каждая волноприемная камера оснащена верхним подпружиненным на закрывание клапаном и нижним подпружиненным на открывание клапаном, позволяющим эффективно наполнять камеры воздухом при отсутствии волны и вытеснять из них воздух под давлением волны в общий воздуховод;

- выход каждой волноприемной камеры оснащен обратным запорным клапаном, соединенным с воздуховодом, что позволяет обеспечить независимость работы каждой камеры и исключить перетекание воздуха из одной камеры в другую;

- на платформе установлены волноприемные щиты на поворотных опорах, позволяющие регулировать высоту (энергию) волн, накатывающихся на платформу под углом к их направлению движения.

Технический результат достигается за счет того, что в мобильную волновую энергоустановку, содержащую закрепленную за опору плавающую платформу с регулируемой плавучестью, включено несколько волноприемных камер, расположенных на платформе вдоль направления движения волн, причем каждая камера выполнена в виде эластичного баллона, оснащенного верхним подпружиненным на закрывание клапаном и нижним подпружиненным на открывание клапаном, который через свой обратный запорный клапан подключен к воздуховоду хранилища сжатого воздуха, оснащенного воздушной турбиной с электрогенератором.

Технический результат достигается так же за счет того, что в мобильную волновую энергоустановку по обе стороны платформы на передней ее части введены и закреплены под углом к направлению движения волн волноприемные щиты.

Технический результат достигается так же за счет того, что волноприемные щиты установлены на платформе с помощью поворотных опор, регулирующих их угол наклона к направлению движения волн, и закреплены механическим фиксатором.

На чертеже фиг. 1 показан условно вид сбоку «Мобильной волновой энергоустановки», а на фиг. 2 – вид ее сверху.

«Мобильная волновая энергоустановка» содержит плавучую платформу 1 с размещенными на ней вдоль направления движения волн V волноприемными камерами 2 в виде эластичных баллонов, оснащенных верхними подпружиненными на закрывание клапанами 3 и нижними подпружиненными на открывание клапанами 4, которые через свои обратные запорные клапаны 5 подключены к общему воздуховоду 6, соединенному с хранилищем сжатого воздуха, выход которого подключен к воздушной турбине, оснащенной электрогенератором (не показано на чертеже). Платформа имеет воздушные полости 7, заполняемые при необходимости водой, крепится гибким тросом 8 к опоре 9, а по обе стороны платформы на передней ее части под углом к направлению V движения волн установлены волноприемные щиты 10 на поворотных опорах 11 с механическим фиксаторами 12 угла разворота щитов.

«Мобильная волновая энергоустановка» работает следующим образом.

В зависимости от волновой обстановки заполняются при необходимости водой воздушные полости 7, позволяющие поддерживать поверхность платформы на уровне не возмущенной поверхности моря или изменить наклон платформы относительно направления движения волн.

Во время работы установки каждая волна последовательно ударяет, создает давление с верху своим весом и прокатывается по эластичным баллонам волноприемных камер 2, при этом клапаны 3 закрываются, а баллоны сжимаются и воздух из них под давлением выходит через открывшиеся клапаны 4 и обратные запорные клапаны 5 в общий воздуховод 6, соединенный с хранилищем сжатого воздуха, расположенного, например, на дне водоема (не показано на чертеже).

Эластичные баллоны и хранилища больших объемов известны и широко используются, например, службами МЧС для создания искусственных преград, дамб и т.п.

Клапана 3 выполнены в виде чашек (колпаков), перекрывающих со всех сторон входные отверстия камер 2, для исключения попадания брызг воды внутрь камер. Наличие обратных запорных клапанов 5 для каждой камеры позволяет полностью забрать из них сжатый воздух и исключить перетекание воздуха между камерами.

Крепление платформы 1 гибким тросом 8 к опоре 9 позволяет ее протяженной конструкции автоматически устанавливаться по направлению движения волн. На больших глубинах в качестве опоры может использоваться судно или понтон.

Волновая обстановка на водоемах постоянно изменяется. Раскрывая (фиг. 2) на расчетный угол к направлению движения волн волноприемные щиты 10, представляется возможность поднять амплитуду набегающих волн. Этот прием известен [4] и широко используется на практике. Щиты 10 по обе стороны платформы 1 устанавливаются на поворотных опорах 11 и закрепляются механическим фиксатором 12 или поворот их осуществляется дистанционно управляемым электроприводом (не показано на чертеже).

На чертежах условно показаны баллоны волноприемных камер круглой формы. При необходимости увеличения производительности волновой энергоустановки могут применяться баллоны значительно больших объемов, располагаемых на платформе протяженно вдоль фронта волны, и имеющих по несколько клапанов каждого вида.

Предлагаемая простая по конструкции энергоустановка может найти широкое применение, как для индивидуального пользования, так и для небольших поселений на побережье морей и больших озер.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Соколов В. Г. Волновая энергетическая установка. Авторское свидетельство СССР № 1211443, МПК F03B 13/12.

2. Каргаев Л. А. Волновая электростанция. Патент РФ №2049925, МПК F03B 13/12.

3. Щеклеин С. Е., Попов А. И. Мобильная волновая электростанция. Патент РФ № 2580251, МПК F03B 13/24.

4. Мак-Корми М. Преобразование энергии волн. М., 1985, пер. англ.

Claims

1. Мобильная волновая энергоустановка, содержащая закрепленную за опору плавающую платформу с регулируемой плавучестью, отличающаяся тем, что включает несколько волноприемных камер, расположенных на платформе вдоль направления движения волн, соединенных с воздуховодом, подключенным к хранилищу сжатого воздуха, выход которого соединен с воздушной турбиной, оснащенной электрогенератором, причем каждая камера выполнена в виде эластичного баллона, оснащенного верхним подпружиненным на закрывание клапаном и нижним подпружиненным на открывание клапаном, который через свой обратный запорный клапан подключен к воздуховоду хранилища сжатого воздуха.

2. Мобильная волновая энергоустановка по п. 1, отличающаяся тем, что по обе стороны платформы на передней ее части закреплены под углом к направлению движения волн волноприемные щиты.

3. Мобильная волновая энергоустановка по п. 2, отличающаяся тем, что волноприемные щиты установлены на платформе с помощью поворотных опор, регулирующих их угол наклона к направлению движения волн, и закреплены на платформе механическим фиксатором.