UA122490U - DEVICES FOR THE USE OF ENERGY OF OCEANIC LIQUIDS - Google Patents
DEVICES FOR THE USE OF ENERGY OF OCEANIC LIQUIDS Download PDFInfo
- Publication number
- UA122490U UA122490U UAU201707750U UAU201707750U UA122490U UA 122490 U UA122490 U UA 122490U UA U201707750 U UAU201707750 U UA U201707750U UA U201707750 U UAU201707750 U UA U201707750U UA 122490 U UA122490 U UA 122490U
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- energy
- capsule
- power
- profiles
- rotor
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title 1
- 239000002775 capsule Substances 0.000 claims abstract description 21
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000013316 zoning Methods 0.000 claims 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 125000001145 hydrido group Chemical group *[H] 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- 241001544487 Macromiidae Species 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
Abstract
Підводний пристрій для використання енергії океанічних течій містить міцний герметичний корпус з розташованими всередині навігаційними, енергетичними та виконавчими механізмами та джерелами енергії. До міцного автономного корпусу жорстко прикріплені міцні гідродинамічні профілі, всередині або поза профілів розташовані капсульні електроагрегати з електрогенераторами, які мають оптимальні співвідношення діаметра ротора до його активної довжини. В системі збудження електрогенераторів використані постійні магніти з високим значенням питомої енергії.An underwater ocean current device incorporates a durable, sealed enclosure with navigational, energy, and actuation mechanisms and energy sources located inside. Sturdy hydrodynamic profiles are rigidly attached to the durable stand-alone housing, inside or outside the profiles there are capsule units with generators having optimum ratios of rotor diameter to its active length. In the excitation system of electric generators, permanent magnets with a high specific energy value are used.
Description
Корисна модель належить до гідроенергетики та може бути використана для забезпечення електроенергією плавзасобів у океані або прибережних поселень.A utility model belongs to hydropower and can be used to provide electricity to vessels in the ocean or coastal settlements.
Океанічні течії з часом змінюють свій напрямок та активність, тому в пристрої, що пропонується, мають поєднуватись можливості переміщення по азимуту, глибині та перетворенню енергії течії в інші види енергії, зокрема в електричну.Oceanic currents change their direction and activity over time, so the proposed device should combine the capabilities of moving in azimuth, depth, and converting current energy into other types of energy, in particular, into electrical energy.
Відомий пристрій для використання енергії океанічних течій, який складається з ротораA well-known device for using the energy of ocean currents, which consists of a rotor
Дар'є, кільця з опорно-ходовими вузлами, тороїдальної порожнини та якірної системи (А.с.Darier, rings with supporting and running nodes, toroidal cavity and anchor system (A.s.
СРСР Мо 1469201, Б.Й. Мо 12, 1989 р.). Ротор вказаного пристрою утворений 4-ма лопатями, що з'єднані поміж собою кільцем, яке розташоване вище рівня води, та тороїдальною порожниною.USSR Mo 1469201, B.Y. May 12, 1989). The rotor of the specified device is formed by 4 blades connected to each other by a ring located above the water level and a toroidal cavity.
Тороїдальна порожнина розташована під водою і має значний запас плавучості. На кільці розташовані опорно-ходові вузли, що зв'язані поміж собою стяжками. До опорно-ходових вузлів кріпляться якірні ланцюги, які фіксують пристрій у вертикальному положенні. Під час обертання ротора Дар'є відбувається обертання кільця відносно опорно-ходових вузлів, які встановлені на кільці на роликах. Ролики передають обертання електрогенератору.The toroidal cavity is located under water and has a significant margin of buoyancy. On the ring there are supporting and running nodes, which are connected with each other by ties. Anchor chains are attached to the supporting and running nodes, which fix the device in a vertical position. During the rotation of the Darier rotor, the ring rotates relative to the supporting and traveling units, which are mounted on the ring on rollers. The rollers transfer rotation to the electric generator.
Такому пристрою притаманні наступні недоліки.Such a device has the following disadvantages.
По-перше, завдяки конструктивному рішенню він може створювати завади судноплавству.Firstly, due to its design, it can create obstacles to shipping.
По-друге, у конструкції присутня якірна система, що обмежує місця використання та створює додаткові труднощі під час виконання фундаментних робіт.Secondly, the structure has an anchor system, which limits the places of use and creates additional difficulties during foundation work.
Відомий також пристрій, що складається з лопатей, які закріплені на гнучкому валу, виконаному у вигляді тросу. При цьому лопаті розташовані вздовж гнучкого вала рівномірно з перекриттям. Трос з'єднаний з приводом, який встановлений на плавучій опорі над рівнем води.A device consisting of blades that are fixed on a flexible shaft in the form of a cable is also known. At the same time, the blades are located along the flexible shaft evenly overlapping. The cable is connected to the drive, which is installed on a floating support above the water level.
Лопаті мають дугоподібну форму та аерогідродинамічний профіль, при цьому трос має вантаж на своєму вільному кінці (А.с. Мо 1213237. Б.И. Мо 7, 1986 г.).The blades have an arc-shaped shape and an aerodynamic profile, while the cable has a load on its free end (A.s. Mo 1213237. B.I. Mo 7, 1986).
Недоліками даного пристрою є знов таки завада судноплавству і в конструкції присутня якірна система, що обмежує місця використання.Disadvantages of this device are once again an obstacle to shipping and the design has an anchor system that limits the places of use.
Відомі різні виконання енергетичних пристроїв для використання у якості перетворення кінетичної енергії потоку текучого середовища в інші види енергії, що частково наведені у книзіDifferent designs of energy devices are known for use as a conversion of the kinetic energy of the fluid flow into other types of energy, which are partially given in the book
Бернштейн Л.Б. "Приливньсе злектростанции". - М., 1987 г.Bernstein L.B. "Prilyvnja zelektrostationa". - M., 1987
Із відомих пристроїв найбільш близькою за технічною суттю є, вибрана як прототип,Of the known devices, the closest in terms of technical essence is, chosen as a prototype,
Зо капсульна конструкція гідроагрегату, що наведений на сторінці 107 та 250 вказаного вищеFrom the capsule design of the hydraulic unit, which is given on page 107 and 250 of the above
Джерела інформації:. Вся генеруюча система разом з трансмісією укладена в герметичну оболонку. Вся капсула кріпиться до нерухомої проточної частини, що монтується на грунті.Sources:. The entire generating system, together with the transmission, is enclosed in a hermetic shell. The entire capsule is attached to a stationary flow part mounted on the ground.
В основу корисної моделі поставлена задача перетворення енергії океанічних течій в електроенергію з урахуванням можливої зміни напрямку течії.The basis of a useful model is the task of converting the energy of ocean currents into electricity, taking into account a possible change in the direction of the current.
Поставлена задача вирішується тим, що до складу пристрою для використання енергії океанічних течій, який переважно знаходиться під водою, входить міцний герметичний корпус з розташованими всередині навігаційними, енергетичними та виконавчими механізмами та джерелами енергії, згідно з корисною моделлю, до міцного автономного корпусу жорстко прикріплені міцні гідродинамічні профілі, всередині або поза профілів розташовані капсульні електроагрегати з електрогенераторами, які мають оптимальні співвідношення діаметра ротора до його активної довжини, причому в системі збудження електрогенераторів використовуються магніти з високою питомою енергією.The task is solved by the fact that the composition of the device for using the energy of ocean currents, which is mainly located under water, includes a strong hermetic body with navigation, power and executive mechanisms and energy sources located inside, according to a useful model, strong autonomous bodies are rigidly attached to the strong autonomous body hydrodynamic profiles, capsule power units with electric generators are located inside or outside the profiles, which have optimal ratios of the rotor diameter to its active length, and magnets with high specific energy are used in the excitation system of the electric generators.
Таким чином, автономний міцний герметичний корпус, що може бути корпусом підводного човна з усіма приладами орієнтації як по азимуту так і по тангажу, позбавлений якірної системи і, завдяки цьому може успішно функціонувати у набагато більшій кількості місць та не потребує спеціальної глибини та рельєфу дна, на якому, як правило, монтується проточна частина приливних гідроелектростанцій (Оцінка енергетичних можливостей запропонованого технічного рішення наведена в додатку 1).Thus, an autonomous strong hermetic hull, which can be the hull of a submarine with all orientation devices in both azimuth and pitch, is devoid of an anchor system and, thanks to this, can successfully function in a much greater number of places and does not require a special depth and topography of the bottom, on which, as a rule, the flowing part of tidal hydroelectric power stations is mounted (Estimation of the energy capabilities of the proposed technical solution is given in Appendix 1).
Суть корисної моделі пояснюють креслення.Drawings explain the essence of a useful model.
На фіг. 1 - загальний вигляд пристрою; на фіг. 2 - вигляд капсульного електроагрегату.In fig. 1 - general view of the device; in fig. 2 - a view of the capsule power unit.
На фіг. 1 наведений пристрій для використання енергії океанічних течій, що складається з міцного корпусу 1, в якому розташовані внутрішні джерела живлення та різноманітні механізми (навігаційні, керування, аварійні тощо). Ці механізми забезпечують можливість переміщення всього підводного міцного корпусу 1 у водному середовищі. До міцного корпусу жорстко прикріплені міцні гідродинамічні профілі 2, всередині або поза профілів розташовані капсульні електроагрегати 3, турбіни 4, що забезпечують обертання електрогенераторів, які розташовані всередині капсульних електроагрегатів.In fig. 1 shows a device for using the energy of ocean currents, consisting of a strong housing 1, in which internal power sources and various mechanisms (navigational, control, emergency, etc.) are located. These mechanisms provide the ability to move the entire underwater solid body 1 in the water environment. Strong hydrodynamic profiles 2 are rigidly attached to the strong body, capsule power units 3, turbines 4, which ensure the rotation of electric generators located inside the capsule power units, are located inside or outside the profiles.
На фіг. 2 наведена конструктивна схема капсульного електроагрегата, який складається з капсули 1, камери 2, турбіни З, генератора 4 з ротором 5 та його основні геометричні 60 співвідношення:In fig. 2 shows the structural diagram of the capsule power unit, which consists of a capsule 1, a chamber 2, a turbine Z, a generator 4 with a rotor 5 and its main geometric 60 relationships:
0/О», де Б. - діаметр капсули, О» - діаметр вхідного отвору;0/O», where B. is the diameter of the capsule, O» is the diameter of the inlet;
Оз/О», де Оз - діаметр турбіни; рА/І, де Ох - діаметр ротора генератора, Г - активна довжина ротора.Oz/O", where Oz is the diameter of the turbine; pA/I, where Ох is the diameter of the generator rotor, Г is the active length of the rotor.
Працює пристрій для використання океанічних течій наступним чином.The device for using ocean currents works as follows.
Від основної енергетичної установки (атомний реактор, дизель електростанція тощо), що розташована всередині міцного корпусу 1 підводного апарату живляться різноманітні електроприводи, які з'єднані з виконавчими механізмами. Ці механізми забезпечують можливість переміщення підводного апарату у водяному середовищі в різноманітних напрямках в залежності від напрямку і швидкості океанічної течії. Таким чином, апарат прагне зайняти місце в потоці, що визначається за допомогою датчиків. Далі відбувається фіксація відносно дна або опускання апарата на грунт в залежності від глибини занурення та швидкості течії.From the main power plant (nuclear reactor, diesel power plant, etc.), which is located inside the strong housing 1 of the underwater vehicle, various electric drives that are connected to the executive mechanisms are powered. These mechanisms provide the ability to move the underwater vehicle in the water environment in various directions depending on the direction and speed of the ocean current. Thus, the device seeks to occupy a place in the flow determined by sensors. Next, there is fixation relative to the bottom or lowering of the device to the ground, depending on the depth of immersion and the speed of the current.
Коли підводний апарат знаходиться в нерухомому стані або у русі в потоці океанічної течії, потік проходить крізь отвори в профілях 2, в яких розташовані капсульні електроагрегати З з електрогенераторами, що жорстко з'єднані з валом турбіни 4. Турбіни 4 під дією потоку течії обертаються, приводячи в рух ротор електрогенератора зі збудженням від постійних магнітів.When the underwater vehicle is in a stationary state or in motion in the flow of the oceanic current, the flow passes through the holes in the profiles 2, in which the capsule power units З with electric generators rigidly connected to the shaft of the turbine 4 are located. The turbines 4 rotate under the influence of the current flow, driving the rotor of the electric generator with excitation from permanent magnets.
Під час обертання ротора з розташованими на ньому постійними магнітами, що створюють магнітне поле, у обмотках статора наводиться електрорушійна сила, під дією якої у обмотках потече струм. Вироблена електрогенераторами енергія може використовуватись для заряджання акумуляторних батарей розташованих у міцному герметичному корпусі 1 з наступним перетворенням за допомогою інверторів постійного струму у змінний струм для живлення, наприклад, сейнерів з переробки риби, підводних човнів або прибережних поселень у випадку знаходження підводного апарату поблизу берега. Така схема може живити також енергією підводні та надводні човни, що йдуть паралельним курсом з тою ж швидкістю, що і підводний апарат. Слід зауважити, що під час руху потужність, яка генерується, суттєво вища, ніж у нерухомому стані. Передача енергії з підводного положення може здійснюватись за допомогою буя, з'єднаного кабелем з підводним апаратом.During the rotation of the rotor with permanent magnets located on it, which create a magnetic field, an electromotive force is induced in the stator windings, under the influence of which a current will flow in the windings. The energy produced by the generators can be used to charge the storage batteries located in a strong hermetic housing 1, followed by conversion with the help of direct current inverters to alternating current to power, for example, fish processing seiners, submarines or coastal settlements in the case of finding a submersible near the shore. Such a scheme can also supply energy to submarines and surface boats traveling on a parallel course at the same speed as the submarine. It should be noted that during movement, the generated power is significantly higher than in a stationary state. Energy transfer from an underwater position can be carried out using a buoy connected by a cable to an underwater device.
Підводний пристрій для використання енергії океанічних течій керується екіпажем, заміна якого відбувається під час спливання.The underwater device for using the energy of ocean currents is controlled by the crew, which is replaced during the surfacing.
Таким чином відбувається перетворення енергії океанічної течії в електроенергію.In this way, the energy of the oceanic current is transformed into electricity.
Зо Оцінка енергетичних можливостей запропонованого пристроюZo Evaluation of the energy capabilities of the proposed device
Це можна зробити на прикладі капсульного гідроагрегату з діаметром вхідного отвору -This can be done using the example of a capsule hydraulic unit with an inlet diameter of -
Ор223,5 м (фіг. 2).Or223.5 m (Fig. 2).
Потужність енергії, що надходить в агрегат:Power of energy entering the unit:
Р - (ре: п узуг де: р - 1020 кг/м3 - питома вага морської води;R - (re: p uzug where: r - 1020 kg/m3 - specific gravity of sea water;
З-0,785:022-0,785-(3,5)2-9,6 ме - площа вхідного отвору (фіг. 2); п - 0,87 - ККД гідроагрегату;Z-0.785:022-0.785-(3.5)2-9.6 me - the area of the entrance hole (Fig. 2); n - 0.87 - efficiency of the hydraulic unit;
У-2 м/с - швидкість океанічної течії "Гольфстрім" - за літературними даними.U-2 m/s - the speed of the ocean current "Gulf Stream" - according to literary data.
Очікувана потужність від одного капсульного агрегату, якщо підводний електроагрегат нерухомий (розташований на дні або стоїть на якорі):Expected power from one capsule unit, if the underwater power unit is stationary (located on the bottom or standing on an anchor):
Р - (ре5:п.м3у/2 - (1020-9,6:0,8723)/2-34000 Вт (34 кВт)R - (re5:p.m3u/2 - (1020-9.6:0.8723)/2-34000 W (34 kW)
Діаметр сучасного підводного крейсера може бути порівнянний 3 висотою дев'ятиповерхового будинку, тому можна припустити, що жорсткі профілі, прикріплені до його корпусу, можуть бути досить довгими. Припустимо, що довжина одного профілю дорівнює 300 м, тоді на ньому можуть бути розташовані приблизно 50 капсульних гідроагрегати з діаметром вхідного отвору 02-3,5 м і проміжками між ними - 2,55 м.The diameter of a modern submarine cruiser can be comparable to 3 the height of a nine-story building, so it can be assumed that the rigid profiles attached to its hull can be quite long. Let us assume that the length of one profile is 300 m, then approximately 50 capsule hydraulic aggregates with an inlet diameter of 02-3.5 m and intervals between them of 2.55 m can be located on it.
Очікувана потужність від капсульних гідроагрегатів, розташованих на одному профілі:Expected power from capsule hydro units located on one profile:
Ріп-50-Р - 5034-1700 кВтRip-50-R - 5034-1700 kW
Загальна потужність всіх капсульних гідроагрегатів, розташованих на двох профілях при нерухомому підводному блоки живлення, які знаходяться в течії:The total power of all capsule hydro units located on two profiles with stationary underwater power units that are in the current:
УР 2: Ріп-2:1700-3400 кВтUR 2: Rip-2: 1700-3400 kW
При русі підводного електроагрегату проти течії зі швидкістю 5 м/с (18 км/год.), відносна швидкість потоку з урахуванням руху течії назустріч 2 м/с (7,2 км/год.) буде 7 м/с (25 км/год.).When the underwater power unit moves against the current at a speed of 5 m/s (18 km/h), the relative speed of the flow, taking into account the movement of the current in the direction of 2 m/s (7.2 km/h), will be 7 m/s (25 km/h hours).
Тоді потужність одного капсульного гідроагрегату складе:Then the capacity of one capsule hydraulic unit will be:
Р- (реп мзуг - (1020.9,6-0,8773)/2-1461000 Вт (1461 кВт)R- (rep mzug - (1020.9.6-0.8773)/2-1461000 W (1461 kW)
Загальна потужність всіх капсульних гідроагрегатів при швидкості руху електроагрегату 25 км/год. і швидкості течії 2 м/с (7,2 км/год.) складе:The total power of all capsule hydraulic units at a speed of movement of the electric unit of 25 km/h. and current speed of 2 m/s (7.2 km/h) will be:
ХРтмс-2: Р5О0-2-:1461-50-146000 кВт - 146 МВтKhrtms-2: P5O0-2-:1461-50-146000 kW - 146 MW
Ця потужність порівнянна з потужністю Київської ГАЕС 235000 кВт (235,5 МВт).This capacity is comparable to the 235,000 kW (235.5 MW) capacity of the Kyiv Gas Power Plant.
Однак, варто враховувати, що з ростом потужності одного капсульного агрегату будуть реально збільшуватись його габарити та кількість капсульних агрегатів на профілях буде зменшуватись, але розрахунок дає уявлення про енергетичні можливості підводного пристрою для використання енергії океанічних течій.However, it is worth considering that with the growth of the power of one capsule unit, its dimensions will actually increase and the number of capsule units on the profiles will decrease, but the calculation gives an idea of the energy capabilities of the underwater device for using the energy of ocean currents.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UAU201707750U UA122490U (en) | 2017-07-24 | 2017-07-24 | DEVICES FOR THE USE OF ENERGY OF OCEANIC LIQUIDS |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UAU201707750U UA122490U (en) | 2017-07-24 | 2017-07-24 | DEVICES FOR THE USE OF ENERGY OF OCEANIC LIQUIDS |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
UA122490U true UA122490U (en) | 2018-01-10 |
Family
ID=60956125
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
UAU201707750U UA122490U (en) | 2017-07-24 | 2017-07-24 | DEVICES FOR THE USE OF ENERGY OF OCEANIC LIQUIDS |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
UA (1) | UA122490U (en) |
-
2017
- 2017-07-24 UA UAU201707750U patent/UA122490U/en unknown
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6297576B2 (en) | Method and system for wave energy conversion | |
US20060273594A1 (en) | Ocean wave generation | |
US20100283249A1 (en) | System and method for conversion of ocean waves into usable mechanical energy | |
KR101883751B1 (en) | Subsystems for A Water Current Power Generation System | |
CA2934984C (en) | A paddlewheel device for generating hydro-electric energy | |
US10422311B2 (en) | Hydroelectricity generating unit capturing marine current energy | |
JP6955771B2 (en) | Flywheel energy storage device and how to use it | |
US20120211988A1 (en) | Submersible electric power generator system | |
US20130147199A1 (en) | Submerged power-generation system | |
US20100123316A1 (en) | Power generator barge | |
KR20150072491A (en) | Oscillating Water Column Type Wave Energy Harvest | |
Shintake | Harnessing the Power of Breaking Waves | |
CN106884756B (en) | Seawater surge can comprehensively utilize generating set with the tide energy of flow | |
KR20170114271A (en) | The operation and maintenance methods of wave power generation system and the wave power generation system | |
US11946442B2 (en) | Autonomous underwater vehicles | |
UA122490U (en) | DEVICES FOR THE USE OF ENERGY OF OCEANIC LIQUIDS | |
KR101151330B1 (en) | A vessel | |
KR102087997B1 (en) | Floating type power generation device | |
GB2307722A (en) | Fluid turbine system | |
RU183408U1 (en) | Hydro-driven turbogenerator from the sea current | |
Shintake et al. | Technical R&D on a surf zone WEC | |
RU2812286C1 (en) | Floating power plant | |
WO2023097410A1 (en) | Mobile underwater power generation system of ocean vessel | |
WO2011056241A1 (en) | Submerged power-generation system | |
JP5593476B1 (en) | Generator |