RU2813937C1 - Autonomous mobile floating hydroelectric power plant - Google Patents
Autonomous mobile floating hydroelectric power plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2813937C1 RU2813937C1 RU2023106442A RU2023106442A RU2813937C1 RU 2813937 C1 RU2813937 C1 RU 2813937C1 RU 2023106442 A RU2023106442 A RU 2023106442A RU 2023106442 A RU2023106442 A RU 2023106442A RU 2813937 C1 RU2813937 C1 RU 2813937C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- turbines
- catamaran
- hydroelectric power
- guide screens
- cage
- Prior art date
Links
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 17
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 4
- 230000002730 additional effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001020 rhythmical effect Effects 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к области гидроэнергетики, а точнее к бесплотинным гидроэлектростанциям, предназначенным для преобразования скорости движения водного потока в электрическую энергию.The invention relates to the field of hydropower, and more precisely to damless hydroelectric power stations designed to convert the speed of water flow into electrical energy.
Известна плавучая ГЭС, использующая энергию речного и морского потока в электроэнергию, содержащая понтоны катамарана. Понтоны катамарана имеют форму равнобедренных трапеций. Носовая часть катамарана выполнена в виде сопла, стенки которого установлены под прямым углом относительно друг друга. Малые основания трапеций обращены к продольной оси устройства. Поперечные турбины установлены между понтонами. Днище установлено между понтонами и редуктором для соединения валов турбин и генераторов, размещенных на понтонах. Сопло выполнено раскладным. Кормовая часть катамарана снабжена управляемыми створками (SU 1753008 A1, 07.08.1992).A floating hydroelectric power station is known that uses the energy of river and sea flows into electricity, containing catamaran pontoons. The catamaran's pontoons are shaped like isosceles trapezoids. The bow of the catamaran is made in the form of a nozzle, the walls of which are installed at right angles to each other. The small bases of the trapezoids face the longitudinal axis of the device. Transverse turbines are installed between the pontoons. The bottom is installed between the pontoons and the gearbox to connect the shafts of turbines and generators located on the pontoons. The nozzle is made folding. The stern part of the catamaran is equipped with controlled doors (SU 1753008 A1, 08/07/1992).
Недостатком указанного устройства является то, что водяной поток, проходящий через всю длину судна, резко теряет скорость, попадая на лопасти последовательно установленных нескольких гидротурбин, работает неэффективно. The disadvantage of this device is that the water flow passing through the entire length of the vessel sharply loses speed, falling on the blades of several hydraulic turbines installed in series, and works ineffectively.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в том, что повышается эффективность использования энергетического потенциала течений воды и силы ветра.The technical result of the proposed invention is that the efficiency of using the energy potential of water currents and wind power increases.
Технический результат достигается в плавучей ГЭС, содержащей катамаран с понтонами, между которыми установлены турбины, согласно изобретению, между понтонами выше ватерлинии установлены поддерживающие рамы, выполненные из металлических труб, внутри которых установлены металлические клетки с турбинами с вертикальной осью вращения и регулируемые по углу поворота направляющие экраны, причем каждая клетка выполнена с вертикальными шарнирными элементами, имеющими удлинения, выполненными с возможностью опускания и подъема клетки с турбинами и направляющими экранами относительно ватерлинии, и зафиксирована поддерживающей рамой, при этом турбины выполнены с возможностью их демонтажа, а катамаран установлен поперек направления движения гидропотока.The technical result is achieved in a floating hydroelectric power station containing a catamaran with pontoons, between which turbines are installed, according to the invention; between the pontoons above the waterline, supporting frames made of metal pipes are installed, inside of which there are metal cages with turbines with a vertical axis of rotation and guides adjustable for the angle of rotation. screens, each cage is made with vertical hinge elements having extensions, made with the ability to lower and raise the cage with turbines and guide screens relative to the waterline, and fixed by a supporting frame, while the turbines are made with the possibility of their dismantling, and the catamaran is installed transverse to the direction of movement of the hydraulic flow .
Кроме того, удлинение при опускании клетки с турбинами и направляющими экранами ниже ватерлинии выполнено с возможностью расположения в объеме поддерживающей рамы и обеспечения неизменяемости положения клетки при работе турбин в подводном положении.In addition, the extension when lowering the cage with turbines and guide screens below the waterline is designed to be located in the volume of the supporting frame and ensure the unchangeable position of the cage when the turbines operate in a submerged position.
Кроме того, направляющие экраны выполнены с возможностью выполнения функций плоских ветропарусов или гидропарусов для обеспечения движения катамарана.In addition, the guide screens are designed to perform the functions of flat wind sails or hydrosails to ensure the movement of the catamaran.
Удлинение вертикальных шарнирных элементов при опускании турбины ниже ватерлинии остается в объеме поддерживающей рамы и обеспечивает неизменяемость положения клетки с турбинами и направляющими экранами при работе турбин в подводном положении. Что очень важно для ритмичной работы автономной передвижной ГЭС. Так обеспечивается стабильность и устойчивость конструкции в работе, что позволяет наиболее производительно и эффективно использовать энергию водного потока.The extension of the vertical hinge elements when lowering the turbine below the waterline remains in the volume of the supporting frame and ensures that the position of the cage with turbines and guide screens remains unchanged during operation turbines V underwater position. Which is very important for the rhythmic operation of an autonomous mobile hydroelectric power station. This ensures the stability and stability of the structure in operation, which allows the most productive and efficient use of the energy of the water flow.
При поднятии клетки с турбиной и направляющими экранами выше ватерлинии, турбина (гидротурбина), заменяется ветротурбиной тех же размеров, а направляющие экраны выполняют функцию регулируемых ветронаправляющих экранов. Использование направляющих экранов в подводном положении, а затем одновременное использование их при поднятии в надводном положении, как ветронаправляющих, повышает эффективность работы автономной передвижной ГЭС в целом. Одно устройство позволяет одновременно использовать в определенных ситуациях силу воды, а в других ситуациях силу ветра. Таким образом повышается эффективность использование разных природных источников энергии. When the cage with the turbine and guide screens is raised above the waterline, the turbine (hydraulic turbine) is replaced by a wind turbine of the same dimensions, and the guide screens perform the function of adjustable wind guide screens. The use of guide screens in a submerged position, and then their simultaneous use when lifted in a surface position, as wind guides, increases the efficiency of the autonomous mobile hydroelectric power station as a whole. One device allows you to simultaneously use the power of water in certain situations and the power of wind in other situations. This increases the efficiency of using various natural energy sources.
Регулируемые по углу поворота направляющие экраны выполняют функцию плоских ветропарусов, с предварительным демонтажем ветротурбин, обеспечивая движение катамарана.The guide screens, adjustable in rotation angle, perform the function of flat wind sails, with the wind turbines being pre-dismantled, ensuring the movement of the catamaran.
Регулируемые направляющие экраны выполняют функцию плоских гидропарусов, обеспечивая движение катамарана, при этом турбины с верхними ригелями клетки подняты выше ватерлинии. Такое решение позволяет максимально использовать энергетический потенциал воды. Adjustable guide screens act as flat hydrosails, ensuring the movement of the catamaran, while the turbines with upper cage crossbars are raised above the waterline. This solution allows you to make maximum use of the energy potential of water.
Работа предлагаемого изобретения основана на известных законах гидродинамики и аэродинамики. The operation of the proposed invention is based on the known laws of hydrodynamics and aerodynamics.
Дополнительный усиливающий эффект придают направляющие экраны. Усиливается воздействие ветра, а значит и интенсивность работы всей ГЭС. За счет использования их в конструкции плавучей автономной передвижной ГЭС достигается повышение эффективности использования энергетического потенциала природных источников энергии.Guide screens provide an additional reinforcing effect. The impact of wind increases, and hence the intensity of operation of the entire hydroelectric power station. By using them in the design of a floating autonomous mobile hydroelectric power station, an increase in the efficiency of using the energy potential of natural energy sources is achieved.
Указанный выше технический результат достигается также и тем, что турбины располагаются не последовательно, а во фронт, где каждая турбина подставлена под первоначальную скорость водяного потока и обеспечена направляющими экранами, расположенными при подводе водного потока и при его отведении. Что позволяет в полной мере использовать кинетическую энергию воды и ветра, передавая ее на лопасти турбин и совершая полезную работу. The above technical result is also achieved by the fact that the turbines are not located sequentially, but in the front, where each turbine is set to the initial speed of the water flow and is provided with guide screens located when the water flow is supplied and when it is removed. This makes it possible to fully use the kinetic energy of water and wind , transferring it to the turbine blades and performing useful work.
В отличии от прототипа плавучая ГЭС усилена направляющими экранами. Использование направляющих экранов позволяет усилить скорость потоков (воздушных или водных), что повышает эффективность работы автономной передвижной ГЭС. Unlike the prototype, the floating hydroelectric power station is reinforced with guide screens. The use of guide screens makes it possible to increase the speed of flows (air or water), which increases the operating efficiency of an autonomous mobile hydroelectric power station.
Слаженная работа всех элементов позволяет достичь заявленный технический результат.The coordinated work of all elements allows us to achieve the stated technical result.
Поддерживающая рама, выполненная из металлических труб с жесткими узлами, позволяет стабильно удерживать металлические клетки с расположенными в них турбинами и направляющими экранами в проектном положении. The supporting frame, made of metal pipes with rigid components, allows you to stably hold metal cages with turbines and guide screens located in them in the designed position.
Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами:The essence of the proposed technical solution is illustrated by drawings:
на фиг.1 представлен катамаран в плане с двумя понтонами, между которыми располагаются гидротурбины с направляющими экранами; Fig. 1 shows a catamaran in plan with two pontoons, between which there are hydraulic turbines with guide screens;
на фиг 2 представлен катамаран сбоку в походном состоянии, где клетки с ветротурбинами и направляющими экранами подняты выше ватерлинии;Fig 2 shows the catamaran from the side in a stowed state, where the cages with wind turbines and guide screens are raised above the waterline;
на фиг. 3 представлен катамаран с боку в рабочем состоянии, где клетки с гидротурбинами и направляющими экранами опущены ниже ватерлинии;in fig. Figure 3 shows the catamaran from the side in working condition, where the cages with hydraulic turbines and guide screens are lowered below the waterline;
на рис. 4 представлен катамаран в плане с расположенными на ригелях поддерживающей рамы мультипликаторами и генераторами:in Fig. Figure 4 shows the catamaran in plan with multipliers and generators located on the crossbars of the supporting frame:
на фиг.5 показано расположение верхних и нижних ригелей клетки ветротурбины;Fig. 5 shows the location of the upper and lower crossbars of the wind turbine cage;
на фиг. 6 представлено расположение верхних ригелей рамы с мультипликатором и генераторомin fig. Figure 6 shows the location of the upper crossbars of the frame with a multiplier and a generator
на фиг. 7 представлен катамаран в походном состоянии со снятыми ветротурбинами, а направляющие экраны выполняют роль регулируемых по углу поворота парусов, обеспечивая движение катамарана. in fig. Figure 7 shows the catamaran in a stowed state with the wind turbines removed, and the guide screens act as sails adjustable for the angle of rotation, ensuring the movement of the catamaran.
на фиг. 8 катамаран в плане с направляющими экранами, расположенными ниже ватерлинии с использованием их в качестве гидравлического паруса, обеспечивая движение катамарана, а гидротурбины подняты выше ватерлинии.in fig. 8 catamaran in plan with guide screens located below the waterline using them as a hydraulic sail, providing movement of the catamaran, and the hydraulic turbines are raised above the waterline.
Автономная передвижная плавучая ГЭС содержит катамаран, состоящий из двух понтонов 1, шлицевого составного вала 4, обеспечивающего вращение вала при подъеме и опускании клеток, состоящих из вертикальных шарнирных элементов 5 и ригелей 6 клетки, содержащих турбины 2 и направляющие экраны 3, поддерживающие рамы, состоящие из вертикальных стоек 7 и горизонтальных ригелей 8 рамы, обеспечивающие уровень опускания и подъема клетки по ватерлинии 11, мультипликатор 9, обеспечивающий увеличение угловой скорости вращения вала и генератор 10.An autonomous mobile floating hydroelectric power station contains a catamaran consisting of two pontoons 1, a splined composite shaft 4 that ensures rotation of the shaft when raising and lowering cages, consisting of vertical hinge elements 5 and cage crossbars 6, containing turbines 2 and guide screens 3, supporting frames consisting from vertical posts 7 and horizontal crossbars 8 frames, providing the level of lowering and raising the cage along the waterline 11, a multiplier 9, providing an increase in the angular speed of rotation of the shaft and a generator 10.
Автономная передвижная плавучая ГЭС работает следующим образом. Катамаран устанавливается поперек движения водного потока. Опускаются клетки с турбинами 2 с вертикальной осью вращения с лопастями, использующими принцип дифференциального лобового сопротивления лопастей, и направляющими экранами 3, задействовав все турбины 2 природной скоростью движения водного потока, который усиливается направляющими экранами 3 для повышения эффективности работы турбин 2 при использовании энергии речного и морского потока для выработки электроэнергии. В походном положении клетки с турбинами 2 и направляющими экранами 3 поднимаются выше ватерлинии 11, не препятствуя ходу катамарана.An autonomous mobile floating hydroelectric power station operates as follows. The catamaran is installed across the water flow. Cages with turbines 2 with a vertical axis of rotation with blades using the principle of differential drag of the blades and guide screens 3 are lowered, using all turbines 2 with the natural speed of the water flow, which is enhanced by guide screens 3 to increase the efficiency of the turbines 2 when using the energy of river and sea flow to generate electricity. In the stowed position, the cages with turbines 2 and guide screens 3 rise above the waterline 11, without interfering with the progress of the catamaran.
Вертикальные шарнирные элементы 5 имеют удлинение, остающееся в объеме поддерживающей рамы, обеспечивающее неизменяемость положения клетки с турбинами 2 и направляющими экранами 3 в подводном рабочем положении. The vertical hinge elements 5 have an extension that remains in the volume of the supporting frame, ensuring that the position of the cage with turbines 2 and guide screens 3 remains unchanged in the underwater operating position.
При поднятии клетки с турбиной 2 и направляющими экранами 3 выше ватерлинии, турбина 2 (гидротурбина) заменяется ветротурбиной тех же размеров, а направляющие экраны 3 выполняют функцию регулируемых ветронаправляющих экранов. Турбины 2 вырабатывают электроэнергию в качестве ветротурбин.When the cage with turbine 2 and guide screens 3 is raised above the waterline, turbine 2 (hydraulic turbine) is replaced by a wind turbine of the same dimensions, and guide screens 3 perform the function of adjustable wind guide screens. Turbines 2 generate electricity as wind turbines.
В походном положении, при необходимости, регулируемые по углу поворота направляющие экраны 3, выполняют функцию плоских ветропарусов, обеспечивая движение катамарана.In the stowed position, if necessary, the guide screens 3, adjustable by angle of rotation, perform the function of flat wind sails, ensuring the movement of the catamaran.
В походном положении, при необходимости, регулируемые по углу поворота направляющие экраны 3, выполняют функцию плоских гидропарусов, обеспечивая движение катамарана, при этом турбина 2 с верхними ригелями клетки располагается выше ватерлинии 11.In the stowed position, if necessary, the guide screens 3, adjustable by angle of rotation, perform the function of flat hydrosails, ensuring the movement of the catamaran, while the turbine 2 with the upper crossbars of the cage is located above the waterline 11.
Изобретение предполагает универсальное устройство в качестве автономной передвижной плавучей ГЭС. Плавучая ГЭС универсальна в использовании. Что позволяет обеспечить выработку энергии в условиях использования скорости водного потока или в условиях использования скорости ветрового потока. Одновременно повышается эффективность использования энергетического потенциала природных источников энергии и воды и ветра.The invention assumes a universal device as an autonomous mobile floating hydroelectric power station. The floating hydroelectric power station is universal in use. This makes it possible to ensure energy production under conditions of using the speed of water flow or under conditions of using the speed of wind flow . At the same time, the efficiency of using the energy potential of natural energy sources, water and wind is increasing.
Все признаки предлагаемого изобретения в комплексе позволяют достичь заявленный технический результат, наличие направляющих экранов усиливают общий эффект, позволяя получить дополнительный эффект от использования энергетического потенциала течений воды и силы ветра. Согласованная работа всех элементов автономной передвижной ГЭС позволяет наиболее эффективно использовать энергетический потенциал природных источников энергии и получать электроэнергию повышая коэффициент полезного действия. Предлагаемая плавучая ГЭС может работать в разное время года. All the features of the proposed invention in combination make it possible to achieve the stated technical result; the presence of guide screens enhances the overall effect, allowing for additional effect from using the energy potential of water currents and wind power. The coordinated operation of all elements of an autonomous mobile hydroelectric power station allows the most efficient use of the energy potential of natural energy sources and obtaining electricity, increasing the efficiency. The proposed floating hydroelectric power station can operate at different times of the year.
Предлагаемое изобретение находится на стадии проектирования и НИОКР.The proposed invention is at the design and R&D stage.
Claims (3)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2813937C1 true RU2813937C1 (en) | 2024-02-19 |
Family
ID=
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1753008A1 (en) * | 1989-08-04 | 1992-08-07 | Ю.С.Кривошеее | Floating hydroelectric power station |
| DE202006014721U1 (en) * | 2006-09-25 | 2007-02-01 | Mirwald, Gunthard | Floating pontoon electricity generating station also incorporates top-mounted solar panels and wind turbines |
| GR20070100062A (en) * | 2007-02-02 | 2008-09-19 | Δαμιανος Παναγιωτη Γρηγοριαδης | Self-sustained mechanism producing power from water and air currents. |
| EP2077393A1 (en) * | 2008-01-03 | 2009-07-08 | Padraig Molloy | Planing power generator |
| RU2413091C2 (en) * | 2008-04-24 | 2011-02-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет природообустройства" (МГУП) | Horizontal vane hydroelectric power station |
| RU2587731C2 (en) * | 2014-06-26 | 2016-06-20 | Гафтдин Газдалиевич Газдалиев | Wind-water power plant |
| JP2018530708A (en) * | 2015-09-29 | 2018-10-18 | アレシフェ エネルギー システムズ エス．エル．Ａｒｒｅｃｉｆｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｓ．Ｌ． | A device that converts kinetic energy from waves, winds or water currents into mechanical rotational energy |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1753008A1 (en) * | 1989-08-04 | 1992-08-07 | Ю.С.Кривошеее | Floating hydroelectric power station |
| DE202006014721U1 (en) * | 2006-09-25 | 2007-02-01 | Mirwald, Gunthard | Floating pontoon electricity generating station also incorporates top-mounted solar panels and wind turbines |
| GR20070100062A (en) * | 2007-02-02 | 2008-09-19 | Δαμιανος Παναγιωτη Γρηγοριαδης | Self-sustained mechanism producing power from water and air currents. |
| EP2077393A1 (en) * | 2008-01-03 | 2009-07-08 | Padraig Molloy | Planing power generator |
| RU2413091C2 (en) * | 2008-04-24 | 2011-02-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет природообустройства" (МГУП) | Horizontal vane hydroelectric power station |
| RU2587731C2 (en) * | 2014-06-26 | 2016-06-20 | Гафтдин Газдалиевич Газдалиев | Wind-water power plant |
| JP2018530708A (en) * | 2015-09-29 | 2018-10-18 | アレシフェ エネルギー システムズ エス．エル．Ａｒｒｅｃｉｆｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｓ．Ｌ． | A device that converts kinetic energy from waves, winds or water currents into mechanical rotational energy |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2367715C (en) | Water current turbine sleeve mounting | |
| TWI525249B (en) | The use of wind - cutting blades to reduce the resistance of the wind turbine wind turbine prime mover | |
| US7602076B1 (en) | Hydro-power generating system and method | |
| US20050017513A1 (en) | Hydro-power generating system | |
| CN105240220A (en) | Electricity generation ship capable of comprehensively utilizing renewable energy sources | |
| CN104481780B (en) | Shallow submergence floatation type band kuppe trunnion axis ocean current power-generating system | |
| CN104806457A (en) | Submerged offshore wind power generation device | |
| GB2436704A (en) | Waterwheel | |
| CN204532664U (en) | Hydroelectric lifting structure | |
| TW201617524A (en) | Ocean current power generation device | |
| CN202991336U (en) | Self-regulating water turbine device | |
| RU2813937C1 (en) | Autonomous mobile floating hydroelectric power plant | |
| CN103953496B (en) | A kind of marine tidal-current energy capture mechanism and electricity generating device | |
| KR101232332B1 (en) | Variable location type power plant using tidal current | |
| RU2359083C2 (en) | Tidal hydroelectric plant | |
| CN115406625B (en) | Simulation wave motion test device | |
| CN109018280B (en) | Vertical shaft rotating wheel propeller and power generation and hydrogen production ship adopting same | |
| CN215907988U (en) | Ocean energy power generation system for semi-submersible type ocean drilling platform | |
| CN215719248U (en) | Offshore wind turbine generator system with high corrosion resistance | |
| CN205190108U (en) | Portable suspension rivers power generation facility | |
| US20170058859A1 (en) | Floating power plant with paddle wheels for the production of electricity | |
| CN204003256U (en) | A kind of marine tidal-current energy capture mechanism and electricity generating device | |
| CN202971026U (en) | Moving type wind energy and wave energy combined electricity generating boat | |
| RU189385U1 (en) | UNDERWATER FLOATING HYDROELECTRIC POWER PLANT | |
| KR20230004577A (en) | Floating vessel for energy harvesting |