UA142609U

UA142609U - DEVICE FOR CONVERTING WAVE ENERGY INTO ELECTRICITY

Info

Publication number: UA142609U
Application number: UAU201908209U
Authority: UA
Inventors: Анатолій Максимович Субота; Віталій Георгійович Джулгаков; Людмила Іванівна Смирнова
Original assignee: Національний Аерокосмічний Університет Ім. М.Є. Жуковського "Харківський Авіаційний Інститут"; Национальный Аэрокосмический Университет Им. Н.Е. Жуковского "Харьковский Авиационный Институт"
Priority date: 2019-07-15
Filing date: 2019-07-15
Publication date: 2020-06-25

Abstract

Пристрій перетворення енергії хвиль в електричну енергію містить у своєму складі опору, робочий орган. Як робочий орган містить у своєму складі два однакових плавучих засоби, через які вільно проходять вертикальні опори, нижні кінці яких замуровано у фундаменти, а до верхніх кінців прикріплено ролики, на які спирається трос, один кінець якого жорстко з'єднано з магнітом, нижня частина якого спирається на пружину, яку закріплено на внутрішній поверхні першого плавучого засобу. Другий кінець троса жорстко з'єднано з другим магнітом, нижня частина якого спирається на пружину, яку закріплено на внутрішній поверхні другого плавучого засобу. Магніти розташовано всередині котушок, які жорстко прикріплено до внутрішніх сторін траверс, які жорстко з'єднано з вертикальними опорами відповідно першого та другого плавучих засобів. На зовнішніх сторонах траверс розташовано перетворювачі, акумулятори та допоміжні ролики, на які спирається трос, що проходить через отвори в траверсах до магнітів. З протилежних сторін від магнітів відносно опор, на першому та другому плавучих засобах установлено важелі. Плавучі засоби закрито екранами. Відбійник встановлено на відстані від другого плавучого засобу, а другий від першого плавучого засобу з урахуванням середньостатистичного значення довжини морських хвиль у даній акваторії.The device for converting wave energy into electrical energy contains a resistance, a working body. As a working body, it consists of two identical floating means through which vertical supports pass freely, the lower ends of which are walled up in the foundations, and to the upper ends are attached rollers on which rests a cable, one end of which is rigidly connected to the magnet. which rests on a spring which is fixed to the inner surface of the first craft. The other end of the cable is rigidly connected to the second magnet, the lower part of which rests on a spring, which is fixed to the inner surface of the second vessel. The magnets are located inside the coils, which are rigidly attached to the inner sides of the traverse, which are rigidly connected to the vertical supports of the first and second floating means, respectively. On the outer sides of the traverse are converters, batteries and auxiliary rollers, on which rests the cable passing through the holes in the traverses to the magnets. On opposite sides of the magnets relative to the supports, the first and second floating means are installed levers. Floating vehicles are closed by screens. The bumper is installed at a distance from the second vessel, and the second from the first vessel, taking into account the average value of the length of sea waves in the area.

Description

Корисна модель належить до енергетики на базі відновлюваних джерел енергії - енергії хвиль.The useful model belongs to the energy industry based on renewable energy sources - wave energy.

Аналогом корисної моделі є хвильова модульна електростанція, що містить плавучий засіб із підвішеними модулями гідравлічних турбін, кожна з яких містить по меншій мірі дві проточні частини з направляючими лопатями і робочими колесами з протилежним обертанням, що кінематично з'єднано за допомогою карданних валів з електрогенераторами, котрі установлено в корпусі плавучого засобу. При цьому проточні частини турбін жорстко з'єднано між собою, а їх підвіси виконано вільно за рахунок тросів. Зв'язок з якорем плавучого засобу виконано шляхом гайдронних ланцюгів, що вільно опущені на дно (Шпаков Г.Т. Волновая модульная гидрозлектростанция. Патент КО Мо 2166124 от 02.02.1999 г.).An analogue of the utility model is a wave modular power plant containing a floating vehicle with suspended hydraulic turbine modules, each of which contains at least two flow parts with guide vanes and counter-rotating impellers, kinematically connected by cardan shafts to electric generators, which are installed in the body of the floating vehicle. At the same time, the flow parts of the turbines are rigidly connected to each other, and their suspensions are made freely due to cables. The connection with the anchor of the floating vehicle is made by means of hydron chains, which are freely lowered to the bottom (G.T. Shpakov. Volnovaya modular hydroelectric station. Patent KO Mo 2166124 dated 02.02.1999).

До недоліків такого пристрою перетворення енергії хвиль в електричну енергію належать труднощі в обслуговуванні та низька надійність, оскільки модулі гідравлічних турбін знаходяться безпосередньо під водою.The disadvantages of such a device for converting wave energy into electrical energy include difficulties in maintenance and low reliability, since the hydraulic turbine modules are located directly under water.

Найближчим аналогом корисної моделі є пристрій для використання енергії приливно- відливних коливань рівня моря, що містить опору, котру установлено з можливістю повертально-поступового переміщення відносно робочого органу, та привідний елемент. При цьому для зниження матеріальних витрат при використанні пристрою в прибережній зоні арктичних морів з льодовим покриттям, останній слугує робочим органом і забезпечений льодовими якорями, що кінематично з'єднані з приводними елементами (Пономарев В.Я.,The closest analogue of a useful model is a device for using the energy of tidal fluctuations of the sea level, which contains a support, which is installed with the possibility of rotary and gradual movement relative to the working body, and a driving element. At the same time, in order to reduce material costs when using the device in the coastal zone of arctic seas with ice cover, the latter serves as a working body and is equipped with ice anchors that are kinematically connected to the drive elements (Ponomarev V.Ya.,

Савельев В.С., Федосеев Ю.Г. Устройство для использования знергии приливно-отливньх колебаний уровня моря. А.С. СССР Мо 1182191 А, РОЗВ 13/12. Опубл. 30.09.85. Бюл. Мо 36).Saveliev V.S., Fedoseev Yu.G. A device for using the energy of tidal fluctuations of the sea level. A.S. USSR Mo 1182191 А, ROZV 13/12. Publ. 30.09.85. Bul. Mo 36).

Недоліками такого пристрою використання енергії приливно-відливних коливань рівня моря є застосування як робочого органу безпосередньо льодового покриття, яке в силу своєї природи не є надійним, а амплітуда його коливань залежить від товщини льоду, що, в свою чергу, залежить від температури зовнішнього середовища.The disadvantages of such a device using the energy of tidal fluctuations of the sea level are the use of the ice cover directly as a working body, which due to its nature is not reliable, and the amplitude of its oscillations depends on the thickness of the ice, which, in turn, depends on the temperature of the external environment.

В основу корисної моделі поставлена задача підвищити ефективність та надійність пристрою перетворення енергії хвиль в електричну енергію.The useful model is based on the task of increasing the efficiency and reliability of the device for converting wave energy into electrical energy.

Поставлена задача вирішується тим, що пристрій перетворення енергії хвиль в електричну енергію, що містить у своєму складі опору, робочий орган, згідно з корисною моделлю, якThe task is solved by the fact that the device for converting wave energy into electrical energy, which contains resistance in its composition, the working body, according to a useful model, as

Зо робочий орган містить у своєму складі два однакових плавучих засоби, через які вільно проходять вертикальні опори, нижні кінці яких замуровано у фундаменти, а до верхніх кінців прикріплено ролики, на які спирається трос, один кінець якого жорстко з'єднано з магнітом, нижня частина якого спирається на пружину, яку закріплено на внутрішній поверхні першого плавучого засобу, другий кінець троса жорстко з'єднано з другим магнітом, нижня частина якого спирається на пружину, яку закріплено на внутрішній поверхні другого плавучого засобу, магніти розташовано всередині котушок, які жорстко прикріплено до внутрішніх сторін траверс, які жорстко з'єднано з вертикальними опорами відповідно першого та другого плавучих засобів, на зовнішніх сторонах траверс розташовано перетворювачі, акумулятори та допоміжні ролики, на які спирається трос, що проходить через отвори в траверсах до магнітів, з протилежних сторін від магнітів відносно опор, на першому та другому плавучих засобах установлено важелі, плавучі засоби закрито екранами, відбійник встановлено на відстані від другого плавучого засобу, а другий від першого плавучого засобу з урахуванням середньостатистичного значення довжини морських хвиль у даній акваторії.The working body contains two identical floating means through which vertical supports pass freely, the lower ends of which are built into foundations, and rollers are attached to the upper ends, on which a cable rests, one end of which is rigidly connected to a magnet, the lower part which rests on a spring which is fixed on the inner surface of the first floating means, the second end of the cable is rigidly connected to the second magnet, the lower part of which rests on a spring which is fixed on the inner surface of the second floating means, the magnets are located inside coils which are rigidly attached to on the inner sides of the traverses, which are rigidly connected to the vertical supports of the first and second floating vehicles, respectively, on the outer sides of the traverses there are converters, batteries and auxiliary rollers, on which the cable passing through the holes in the traverses to the magnets rests, on the opposite sides from the magnets relative to the supports, levers are installed on the first and second floating means, floating means are closed by screens, the breaker is set at a distance from the second floating means, and the second from the first floating means, taking into account the average statistical value of the length of sea waves in this water area.

Корисна модель пояснюється графічним зображенням, на якому наведено загальну конструктивну схему пристрою перетворення енергії хвиль в електричну енергію.A useful model is explained by a graphic image, which shows the general design scheme of the device for converting wave energy into electrical energy.

Пристрій містить два однакових плавучих засоби, перший плавучий засіб 1 і другий плавучий засіб 15, через які вільно проходять вертикальні опори 8. Нижні кінці опор 8 замуровано у фундаменти 14. До верхніх кінців опор 8 прикріплено ролики 9, на які опирається трос 10. Один кінець троса 10 жорстко з'єднано з магнітом 4, який опирається на пружину 16, яку закріплено на внутрішній поверхні першого плавучого засобу 1. Другий кінець троса 10 жорстко з'єднано з другим магнітом 4, нижня частина якого опирається на пружину 16, яку закріплено на внутрішній поверхні другого плавучого засобу 15. Магніти 4 розташовано всередині котушок 3, які жорстко прикріплено до внутрішніх сторін траверс 2, які жорстко з'єднано з вертикальними опорами 8 першого 1 та другого 15 плавучих засобів. На зовнішніх сторонах траверс 2 розташовано перетворювачі 5, акумулятори 6 та допоміжні ролики 7, на які опирається трос 10, що проходить через отвори в траверсах до магнітив 4. Із протилежних сторін від магнітів 4 відносно опор 8, на першому 1 і другому 15 плавучому засобах установлено важелі 12. Плавучі засоби 1, 15 закрито екранами 11. Відбійник 13 установлено на відстані від другого плавучого засобу 15, а другий 15 від першого плавучого засобу 1 з урахуванням 60 середньостатистичного значення довжини морських хвиль у даній акваторії.The device contains two identical floating means, the first floating means 1 and the second floating means 15, through which the vertical supports 8 freely pass. The lower ends of the supports 8 are built into the foundations 14. Rollers 9 are attached to the upper ends of the supports 8, on which the cable 10 rests. One the end of the cable 10 is rigidly connected to the magnet 4, which rests on the spring 16, which is fixed on the inner surface of the first floating means 1. The second end of the cable 10 is rigidly connected to the second magnet 4, the lower part of which rests on the spring 16, which is fixed on the inner surface of the second floating means 15. Magnets 4 are located inside the coils 3, which are rigidly attached to the inner sides of the traverses 2, which are rigidly connected to the vertical supports 8 of the first 1 and the second 15 floating means. On the outer sides of the traverses 2, there are converters 5, batteries 6 and auxiliary rollers 7, on which the cable 10 rests, passing through the holes in the traverses to the magnets 4. From the opposite sides of the magnets 4 relative to the supports 8, on the first 1 and the second 15 floating vehicles levers 12 are installed. Floating means 1, 15 are closed by screens 11. Breaker 13 is installed at a distance from the second floating means 15, and the second 15 from the first floating means 1, taking into account the 60 average statistical value of the length of sea waves in this water area.

Пристрій працює наступним чином.The device works as follows.

При набіганні гребня морської хвилі на перший плавучий засіб 1, останній зміщується вгору вздовж вертикальної опори 8. При цьому пружина 16 стискається і примушує переміщуватися робочий орган - магніт 4 відносно нерухомої котушки 3. Згідно із законом Максвела, на виході котушки З виробляється електрорушійна сила: вО- а, де Ф - магнітний потік, що вироблре Магніт 4.When the crest of a sea wave hits the first floating vehicle 1, the latter moves up along the vertical support 8. At the same time, the spring 16 is compressed and forces the working body - the magnet 4 to move relative to the stationary coil 3. According to Maxwell's law, an electromotive force is produced at the output of the coil Z: vO-a, where Ф is the magnetic flux that will produce Magnet 4.

Вироблена електрорушійна сила Ї з виходу котушки З подається на перетворювач 5, що перетворює о в постійний струм заряду акумулятора 6. При зміщенні магніту 4 першого плавучого засобу вгору трос 10 також починає переміщуватися. При цьому ролики 7 і 9 першого 1 та другого 15 плавучих засобів вільно обертаються навколо своїх осей, магніт 4 другого плавуче гу) засобу (0 переміщується вниз відносно котушки 3, що спричиняє появу на її виході також . Далі надходить на перетворювач 5, а з нього в акумулятор 6 другого плавучого засобу 15. Коли гребінь хвилі досягає відбійника хвилі 13, виникає зворотна хвиля, гребінь якої переміщує вгору другий плавучий засіб 15 відносно її нерухомої опори 8. Процес вироблення та перетворення електрорушійної сили в котушках З повторюється аналогічно описаному вище.The produced electromotive force Y from the output of the coil Z is fed to the converter 5, which converts o into a direct current of the charge of the battery 6. When the magnet 4 of the first floating device moves up, the cable 10 also begins to move. At the same time, the rollers 7 and 9 of the first 1 and the second 15 floating means rotate freely around their axes, the magnet 4 of the second floating means (0) moves down relative to the coil 3, which causes the appearance at its output as well. It then enters the converter 5, and with it into the battery 6 of the second floating vehicle 15. When the crest of the wave reaches the wave breaker 13, a reverse wave occurs, the crest of which moves the second floating vehicle 15 upward relative to its fixed support 8. The process of generating and converting the electromotive force in coils Z is repeated in the same way as described above.

Таким чином, при наявності постійного набігання хвиль на перший 1 та другий 15 плавучі засоби, маємо постійне вироблення електричної енергії відразу на виході двох котушок, що згідно з поставленою задачею корисної моделі підвищує ефективність пристрою. Крім цього, всі елементи пристрою знаходяться над поверхнею моря, що підвищує надійність і зменшує витрати на його обслуговування.Thus, in the presence of a constant attack of waves on the first 1 and second 15 floating means, we have a constant production of electrical energy immediately at the output of the two coils, which, according to the task of the useful model, increases the efficiency of the device. In addition, all elements of the device are located above the surface of the sea, which increases reliability and reduces the cost of its maintenance.

Claims

FORMULA OF A USEFUL MODEL A device for converting wave energy into electrical energy, containing a resistance, a working body, which differs in that, as a working body, it contains two identical floating means, through which vertical supports freely pass, the lower ends of which

Zo is built into the foundations, and rollers are attached to the upper ends, on which rests a cable, one end of which is rigidly connected to a magnet, the lower part of which rests on a spring that is fixed on the inner surface of the first floating vehicle, the other end of the cable is rigidly connected with a second magnet, the lower part of which rests on a spring, which is fixed on the inner surface of the second floating means, the magnets are located inside the coils, which are rigidly attached to the inner sides of the traverses, which are rigidly connected to the vertical supports, respectively, of the first and second floating means, on the outer on the sides of the traverses there are converters, batteries and auxiliary rollers, on which the cable passing through the holes in the traverses to the magnets rests, on the opposite sides of the magnets relative to the supports, levers are installed on the first and second floating means, the floating means are closed by screens, the breaker is installed at a distance from the second float, and the second from the first float taking into account the average statistical value of the length of sea waves in this water area.