UA107856C2

UA107856C2 - Wave power plant with hydraulic transmission by ovsiankin

Info

Publication number: UA107856C2
Application number: UAA201304227A
Authority: UA
Inventors: Viacheslav Viktorovych Ovsiankin; Oleksii Viacheslavovych Ovsiankin
Original assignee: Viacheslav Viktorovych Ovsiankin; Oleksii Viacheslavovych Ovsiankin
Priority date: 2013-04-04
Filing date: 2013-04-04
Publication date: 2015-02-25

Abstract

Хвильова електростанція з гідравлічною трансмісією, що містить енергопоглинальний елемент, виконаний у вигляді гнучкого подовжнього тіла, яке складається з окремих плоских, з'єднаних внапуск, частин, розташованих в декількох напрямних, кожна з яких має можливість обертатися навколо загального робочого вала, дозволяючи гнучкому подовжньому тілу приймати форму спірального ротора; робочі вали, які мають достатню плавучість і виконують функцію плаваючої платформи; зонтикоподібні заспокоювачі та систему занурення. Для підвищення ефективності перетворення енергії морських хвиль і течій, зниження напружень в елементах конструкції хвильової станції, зменшення її матеріаломісткості електростанція містить гідравлічну трансмісію, де енергія обертання енергопоглинальних елементів перетворюється за допомогою гідроциліндрів одно- або двосторонньої дії в енергію руху рідини під тиском, при цьому обертання енергопоглинальних елементів щодо горизонтального положення здійснюється як в одному, так і в протилежному напрямку на кут до 90 градусів і вісь обертання не збігається з подовжньою віссю робочого вала.Hydropower wave power plant comprising an energy absorbing element in the form of a flexible longitudinal body consisting of separate flat, inverted, parts arranged in several guides, each of which is able to rotate around a common working shaft allowing a flexible longitudinal shaft body to take the form of a spiral rotor; working shafts that have sufficient buoyancy and function as a floating platform; umbrellas and immersion systems. To increase the efficiency of conversion of energy of sea waves and currents, reduce stresses in the elements of the structure of the wave station, reduce its material capacity, the power plant contains a hydraulic transmission, where the energy of rotation of the energy absorbing elements is converted by means of hydraulic cylinders of one or two actions into the energy of the fluid under the pressure energy absorption elements relative to the horizontal position is carried out in both one and the opposite direction by an angle of up to 90 degrees and the axis of both the rotation does not coincide with the longitudinal axis of the working shaft.

Description

Винахід належить до галузі гідроенергетики і може бути використаний для перетворення енергії морських хвиль і течій в електричну енергію.The invention belongs to the field of hydropower and can be used to convert the energy of sea waves and currents into electrical energy.

Відома хвильова електростанція - пристрій для перетворення енергії хвиль водної поверхні, який містить робочий орган - енергопоглинальний елемент, виконаний у вигляді гнучкого подовжнього тіла, вільно розташованого в пазах декількох напрямних, кожна з яких має можливість обертатися навколо розташованого на плаваючій платформі загального вала, передаючи осьовий крутний момент на вал тільки в одному напрямку, і дозволяє гнучкому подовжньому тілу приймати форму спірального ротора з параметрами, відповідно розмірам впливаючих хвиль (Овсянкін В.В. Патент України Мо 56481, публ. Бюл. Мо З /2005). А так само, патент "Хвильова електростанція В. Овсянкіна" (Овсянкін В.В. та ін, патент Мо 93495, публ. Бюл.A well-known wave power plant is a device for converting the energy of water surface waves, which contains a working body - an energy-absorbing element, made in the form of a flexible elongated body, freely located in the grooves of several guides, each of which has the ability to rotate around a common shaft located on a floating platform, transmitting an axial torque on the shaft only in one direction, and allows the flexible longitudinal body to take the form of a spiral rotor with parameters corresponding to the size of the impacting waves (Ovsyankin V.V. Patent of Ukraine Mo 56481, publ. Byul. Mo Z /2005). And likewise, the patent "Wave power plant of V. Ovsyankin" (V.V. Ovsyankin and others, patent Mo 93495, publ. Bull.

Мо 4 /2011), що містить робочі вали, які мають достатню плавучість і одночасно з передачею осьового крутного моменту виконують функцію плаваючої платформи; зонтикоподібні заспокоювачі; систему занурення і енергопоглинальні елементи, які складаються з окремих плоских частин, пов'язаних між собою внапуск віялоподібно так, що вони мають можливість вільно переміщатися одна відносно іншої уздовж подовжньої осі робочого вала і з високою жорсткістю протистояти дії напору в перпендикулярному напрямку.Mo 4 /2011), which contains working shafts that have sufficient buoyancy and at the same time with the transmission of axial torque perform the function of a floating platform; umbrella-shaped tranquilizers; immersion system and energy-absorbing elements, which consist of separate flat parts connected to each other in a fan-like manner so that they have the ability to move freely relative to each other along the longitudinal axis of the working shaft and with high rigidity resist the action of pressure in the perpendicular direction.

Недоліками цих електростанцій є: - відсутність можливості перетворювати енергію опускання хвиль при всіх режимах роботи станції, включаючи вплив течій; - великі змінні навантаження на робочих валах від дії крутних і згинальних моментів.Disadvantages of these power plants are: - lack of ability to convert the energy of waves sinking in all modes of operation of the plant, including the influence of currents; - large variable loads on the working shafts from the action of torque and bending moments.

Задачею винаходу є підвищення ефективності перетворення енергії морських хвиль і течій, зниження напружень в елементах конструкції хвильової станції зменшення (її матеріаломісткості, а так само, додання станції властивостей, що дозволяють розширити галузь її прикладного використання.The task of the invention is to increase the efficiency of the energy conversion of sea waves and currents, to reduce the stresses in the design elements of the wave station, to reduce its material consumption, and also to give the station properties that allow expanding the field of its applied use.

Поставлена задача вирішується тим, що відома конструкція хвильової електростанції, яка перетворює енергію морських хвиль і течій що містить енергопоглинальний елемент, виконаний у вигляді гнучкого подовжнього тіла, яке складається з окремих плоских, з'єднаних внапуск, частин, розташованих в декількох напрямних, кожна з яких має можливість обертатися навколо загального робочого вала дозволяючи гнучкому подовжньому тілу приймати форму спіральногоThe task is solved by the fact that the design of a wave power plant is known, which converts the energy of sea waves and currents, containing an energy-absorbing element, made in the form of a flexible elongated body, which consists of separate flat, butt-jointed parts, located in several guides, each of which has the ability to rotate around a common working shaft, allowing the flexible longitudinal body to take the form of a spiral

Зо ротора; робочі вали, які мають достатню плавучість і виконують функцію плаваючої платформи; зонтикоподібні заспокоювачі та систему занурення, відрізняється тим, що вона містить гідравлічну трансмісію, де енергія обертання енергопоглинальних елементів перетворюється за допомогою гідроциліндрів (одно-або двосторонньої дії) в енергію руху рідини під тиском, при цьому обертання енергопоглинальних елементів щодо горизонтального положення здійснюється як в одному, так і в протилежному напрямку на кут до 90 градусів і вісь обертання не збігається з подовжньою віссю робочого вала.From the rotor; working shafts that have sufficient buoyancy and perform the function of a floating platform; umbrella-shaped tranquilizers and an immersion system, is distinguished by the fact that it contains a hydraulic transmission, where the energy of rotation of energy-absorbing elements is transformed with the help of hydraulic cylinders (one-way or double-acting) into the energy of movement of liquid under pressure, while the rotation of energy-absorbing elements relative to the horizontal position is carried out as in one , and in the opposite direction at an angle of up to 90 degrees and the axis of rotation does not coincide with the longitudinal axis of the working shaft.

Поставлена задача вирішується так само тим, що електростанція містить ресивер, з'єднаний з гідроциліндрами гнучкими гідравлічними рукавами високого тиску, який має гідроакумулятор і резонатор у вигляді герметичної газової камери з регульованим тиском, відокремленої від робочої рідини рухомим поршнем.The task is also solved by the fact that the power plant contains a receiver connected to hydraulic cylinders by flexible high-pressure hydraulic hoses, which has a hydraulic accumulator and a resonator in the form of a sealed gas chamber with adjustable pressure, separated from the working fluid by a movable piston.

Крім цього, поставлена задача вирішується тим, що робочий вал виконується, як судновий корпус з розміщенням всередині службових, пасажирських і вантажних відсіків, а електростанція використовується як самохідний надводний або підводний плавучий засіб, при цьому як рушій плавучого засобу застосовуються гребний гвинт, реактивний струмінь води або ластоподібні пристрої.In addition, the task is solved by the fact that the working shaft is performed as a ship hull with placement inside the service, passenger and cargo compartments, and the power plant is used as a self-propelled surface or underwater floating vehicle, while a propeller and a water jet are used as the propulsion of the floating vehicle or flipper devices.

Особливості та переваги даного винаходу стануть зрозумілими з подальшого детального опису застосування винаходу з посиланням на креслення, який наведено нижче.The features and advantages of the present invention will become clear from the following detailed description of the application of the invention with reference to the drawings, which are given below.

На кресленні зображена хвильова електростанція з гідравлічною трансмісією. Хвильова електростанція 1 містить робочі вали - 2, енергопоглинальні елементи 3, силові кронштейни 4, напрямні 5, гідроциліндри 6, ресивер 7 і шарнірні опори 8.The drawing shows a wave power station with hydraulic transmission. Wave power plant 1 contains working shafts - 2, energy absorbing elements 3, power brackets 4, guides 5, hydraulic cylinders 6, receiver 7 and hinged supports 8.

Хвильова електростанція працює таким чином.A wave power plant works like this.

Гідродинамічний напір морських хвиль і течій, які набігають на хвильову електростанцію 1, впливає на енергопоглинальні елементи З і створює крутний момент щодо осі кріплення напрямних 5 при підйомі хвилі в одному напрямку, при опусканні - у протилежному. Напрямні 5 з'єднуються шарнірними опорами 8 з силовими кронштейнами 4 і гідравлічними циліндрами двосторонньої дії 6. Нагнітальні порожнини гідроциліндрів з'єднані гідравлічними гнучкими рукавами високого тиску з ресивером 7. Як робоча рідина може бути застосована морська вода або інша рідина, безпечна для навколишнього середовища. Ресивер з'єднується через систему камер і клапанний пристрій з гідротурбіною. Вал гідротурбіни з'єднується через систему бо гідравлічного регулювання з валом генератора. Конструкція ресивера містить герметичну газову камеру з регульованим тиском, яка відокремлена від робочої рідини рухомим поршнем і виконує функції гідроакумулятора і резонатора.The hydrodynamic pressure of sea waves and currents that rush into the wave power station 1 affects the energy-absorbing elements C and creates a torque about the axis of attachment of the guides 5 when the wave rises in one direction, when it falls in the opposite direction. Guides 5 are connected by hinged supports 8 to power brackets 4 and double-acting hydraulic cylinders 6. Discharge cavities of hydraulic cylinders are connected by high-pressure hydraulic flexible hoses to receiver 7. As a working fluid, sea water or other environmentally safe liquid can be used . The receiver is connected to the hydraulic turbine through a system of cameras and a valve device. The shaft of the hydro turbine is connected to the generator shaft through the hydraulic adjustment system. The design of the receiver contains a sealed gas chamber with adjustable pressure, which is separated from the working fluid by a movable piston and performs the functions of a hydraulic accumulator and a resonator.

Застосування гідравлічної трансмісії виключає необхідність передачі робочим валом великих сумарних крутних моментів, що робить його значно менш навантаженим.The use of a hydraulic transmission eliminates the need for the transmission of large total torques by the working shaft, which makes it much less loaded.

Зонтикоподібні заспокоювачі стабілізують положення станції в штормуючому морі, а система занурення забезпечує роботу станції на необхідній глибині в зоні дії хвиль розрахункових параметрів.Umbrella-shaped stabilizers stabilize the position of the station in a stormy sea, and the immersion system ensures the operation of the station at the required depth in the zone of influence of the waves of the calculated parameters.

Заявлювана хвильова електростанція дозволяє в порівнянні з існуючими хвильовими електростанціями зменшити матеріаломісткість до 100 кг/кКВт. Середньорічний коефіцієнт використання встановленої потужності електростанції сягає 0,8, в той час як у існуючих хвильових електростанціях цей показник дорівнює 0,3-0,4.The proposed wave power plant allows to reduce the material consumption by up to 100 kg/kW compared to existing wave power plants. The average annual utilization factor of the installed capacity of the power plant reaches 0.8, while in existing wave power plants this indicator is equal to 0.3-0.4.

Використання заявлюваної електростанції, як самохідного плавального засобу, істотно скорочує застосування вуглеводневого палива, підвищує безпеку морського судноплавства і виключає шкідливий вплив морського транспорту на навколишнє середовище.The use of the proposed power plant as a self-propelled floating vehicle significantly reduces the use of hydrocarbon fuel, increases the safety of sea navigation and eliminates the harmful impact of marine transport on the environment.

Claims

FORMULA OF THE INVENTION

1. A wave power plant with hydraulic transmission containing an energy-absorbing element, made in the form of a flexible elongated body, which consists of separate flat, butt-jointed, parts located in several guides, each of which has the ability to rotate around a common working shaft, allowing flexible longitudinal body to take the form of a spiral rotor; working shafts that have sufficient buoyancy and perform the function of a floating platform; umbrella-shaped tranquilizers and an immersion system, which is characterized by the fact that it contains a hydraulic transmission, where the energy of rotation of the energy-absorbing elements is converted by means of hydraulic cylinders of one-way or double-action into the energy of movement of a liquid under pressure, while the rotation of the energy-absorbing elements with respect to the horizontal position is carried out as one, and in the opposite direction at an angle of up to 90 degrees and the axis of rotation does not coincide with the longitudinal axis of the working shaft. Zo

2. The design of the power plant according to claim 1, which is characterized by the fact that it contains a receiver connected to hydraulic cylinders by flexible high-pressure hydraulic hoses, which has a hydraulic accumulator and a resonator in the form of a sealed gas chamber with adjustable pressure, separated from the working fluid by a movable piston.

3. The design of the power plant according to any of the previous items, which differs in that the working shaft is made as a ship hull with placement inside the service, passenger and cargo compartments, and the power plant is used as a self-propelled surface or underwater floating vehicle, while the propulsion of the floating vehicle is used propeller, water jet or fin-like devices. And from the PIT set in Ba pa dity