UA146349U - WAVE ENERGY CONVERSION INSTALLATION - Google Patents

WAVE ENERGY CONVERSION INSTALLATION Download PDF

Info

Publication number
UA146349U
UA146349U UAU202006833U UAU202006833U UA146349U UA 146349 U UA146349 U UA 146349U UA U202006833 U UAU202006833 U UA U202006833U UA U202006833 U UAU202006833 U UA U202006833U UA 146349 U UA146349 U UA 146349U
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
float
generator
generator module
kinematic
module
Prior art date
Application number
UAU202006833U
Other languages
Ukrainian (uk)
Inventor
Володимир Іванович Візнюк
Original Assignee
Володимир Іванович Візнюк
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Володимир Іванович Візнюк filed Critical Володимир Іванович Візнюк
Priority to UAU202006833U priority Critical patent/UA146349U/en
Publication of UA146349U publication Critical patent/UA146349U/en

Links

Landscapes

  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Abstract

Установка для перетворення енергії хвиль містить систему поплавків, які зв'язані між собою кінематичним ланцюгом, та за допомогою кінематичної системи з обгінними муфтами і маховиком зв'язана з електрогенератором. Система поплавків виконана у вигляді плота, який складається з керуючого поплавково-генераторного модуля, до якого приєднано щонайменше три різноспрямовані гілки, що містять поплавково-генераторні модулі, які виконані з різним розміром і зібрані в один кінематичний зв'язок від меншого розміру до більшого розміру в напрямку до керуючого поплавково-генераторного модуля. При цьому співвідношення розмірів сусідніх поплавково-генераторних модулів підпорядковується числовому ряду Фібоначчі та становить 1,618. Кінематичний ланцюг складається з основної ланки і стабілізуючої ланки, які утворюють пантографну систему. В порожнині кожного поплавково-генераторного модуля розміщений електрогенератор постійного або змінного струму, причому керуючий поплавково-генераторний модуль виконаний з динамічним якорем.The wave energy conversion unit comprises a system of floats which are interconnected by a kinematic circuit and is connected to an electric generator by means of a kinematic system with bypass couplings and a flywheel. The system of floats is made in the form of a raft, which consists of a control float-generator module, to which are connected at least three multidirectional branches containing float-generator modules, which are made of different sizes and assembled into one kinematic connection from smaller to larger size. in the direction of the control float-generator module. The ratio of the sizes of adjacent float-generator modules is subject to the Fibonacci number and is 1,618. The kinematic chain consists of a main link and a stabilizing link, which form a pantographic system. In the cavity of each float-generator module is placed a DC or AC generator, and the control float-generator module is made with a dynamic armature.

Description

Корисна модель належить до галузі гідроенергетики, а саме до установок, які перетворюють енергію хвильового фронту в електричну енергію, і може бути використана для забезпечення електрикою як стаціонарних (прибережних населених пунктів, інженерних споруд і т. п.), такі мобільних (розташованих безпосередньо у воді, наприклад, такі як нафтові платформи, дослідні бази і т. д.) споживачів.A useful model belongs to the field of hydropower, namely to installations that convert the energy of the wave front into electrical energy, and can be used to provide electricity both stationary (coastal settlements, engineering structures, etc.), and mobile (located directly in water, for example, such as oil platforms, research bases, etc.) consumers.

Відомий цілий ряд перетворювачів енергії хвиль в електричну енергію. Серед них по ефективності відбору хвильової енергії вважаються кращими "Качка" Солтера і пліт Кокксерелла.A number of converters of wave energy into electrical energy are known. Among them, Salter's "Duck" and Kokxerell's rafts are considered the best in terms of wave energy extraction efficiency.

Недоліком першої зі згаданих енергоустановок є те, що вона не адаптована до орієнтації фронту хвилі. Друга ж енергоустановка сприймає енергію фронту хвилі в дуже вузькому діапазоні по довжині хвилі. Головний недолік зазначених енергоустановок полягає в тому, що практична їх реалізація пов'язана з капітальними і експлуатаційними витратами, що не окупаються, при неприпустимо великих втратах енергії на її перетворення.The disadvantage of the first of the mentioned power plants is that it is not adapted to the orientation of the wave front. The second power plant perceives the energy of the wave front in a very narrow wavelength range. The main disadvantage of these power plants is that their practical implementation is associated with capital and operating costs that do not pay off, with unacceptably large energy losses for its transformation.

З рівня техніки відома поплавкова хвильова електростанція (Патент РФ Мо2016227, МПКFrom the state of the art, a floating wave power station is known (Patent of the Russian Federation Mo2016227, IPC

ЕОЗВ 13/20, опубл. 15.07.1994), що містить плавучий корпус, розташований в ньому механічний перетворювач, що включає інерційний маятник, який має пружинну підвіску, встановлений з можливістю вертикального зворотно поступального руху і кінематично зв'язаний з електрогенератором, корпус виконаний у вигляді герметичної капсули циліндричної форми, верхня частина якої обмежена півсферою з радіусом, рівним радіусу циліндричної частини, нижня - сферою з радіусом, більшим, ніж останній. На внутрішній поверхні циліндричної частини виконані напрямні для руху маятника, кінематичний зв'язок з електрогенератором виконаний у вигляді кулькової передачі з редуктором, при цьому в нижній частині капсули встановлений динамічний інерційний накопичувач енергії з електромеханічним приводом двосторонньої дії, який сполученим з кульковою передачею, редуктором-комутатором і допоміжним редуктором, вихідний вал якого з'єднаний з електрогенератором, частота власних коливань маятника порівняна з характерною частотою коливань капсули у воді. Недоліком аналога є складність конструкції механічного перетворювача і перевантаженість поплавкової хвильової електростанції різними приладами і агрегатами, наприклад динамічним інерційним накопичувачем енергії і приводом двосторонньої дії.EOZV 13/20, publ. 15.07.1994), which contains a floating housing, a mechanical converter is located in it, which includes an inertial pendulum, which has a spring suspension, is installed with the possibility of vertical reciprocating movement and is kinematically connected to the electric generator, the housing is made in the form of a hermetic capsule of a cylindrical shape, the upper part of which is limited by a hemisphere with a radius equal to the radius of the cylindrical part, the lower - by a sphere with a radius greater than the latter. Guides for the movement of the pendulum are made on the inner surface of the cylindrical part, the kinematic connection with the electric generator is made in the form of a ball gear with a reducer, while in the lower part of the capsule there is a dynamic inertial energy accumulator with a two-way electromechanical drive, which, combined with a ball gear, reducer- commutator and auxiliary gearbox, the output shaft of which is connected to the electric generator, the frequency of the natural oscillations of the pendulum is comparable to the characteristic frequency of oscillations of the capsule in water. The disadvantage of the analogue is the complexity of the design of the mechanical converter and the overloading of the floating wave power plant with various devices and units, for example, a dynamic inertial energy accumulator and a two-way drive.

Відома хвильова енергетична установка (патент РФ Мо 2147077, МПК РОЗВ 13/16, опубл. 27.03.2000), в якій на воді розміщені поплавки, над водною поверхнею встановлений каркас з площадкою, блоком конічних і циліндричних зубчастих шестерень і коліс, валом відбору потужності, на якому встановлені маховик і муфта для з'єднання з електрогенератором.A well-known wave energy installation (patent of the Russian Federation No. 2147077, IPC ROZV 13/16, publ. 27.03.2000), in which floats are placed on the water, a frame with a platform, a block of conical and cylindrical gears and wheels, a power take-off shaft is installed above the water surface , on which the flywheel and coupling for connection with the electric generator are installed.

Середній з поплавків закріплений на кінцях штанг, а бічні поплавки жорстко з'єднані з кінцями штанг збільшеної довжини. Протилежні кінці всіх штанг виконані з отворами, розташованими на загальній осі. Поплавки кінематично зв'язані з валом відбору потужності і мають форму тригранної призми з виступаючими гранями.The middle of the floats is attached to the ends of the rods, and the side floats are rigidly connected to the ends of the rods of increased length. The opposite ends of all rods are made with holes located on the common axis. The floats are kinematically connected to the power take-off shaft and have the shape of a three-sided prism with protruding faces.

Недоліками даної установки є: - відсутність мобільності, дана установка кріпиться опорами до морського дна; - нерівномірність обертання вала відбору потужності; - установка має велику інерційність: поплавки, конічні і циліндричні зубчасті колеса, блок шестерень, вал відбору потужності, маховик все це зазнає руйнівних навантажень при періодично ударі, що виникає, від кінетичної енергії хвилі; - при великому хвилюванні моря (крутій хвилі) всю установку буде заливати водою, що призведе до корозії металу і виходу з ладу електричної частини установки.The disadvantages of this installation are: - lack of mobility, this installation is attached to the seabed with supports; - uneven rotation of the power take-off shaft; - the installation has a large inertia: floats, conical and cylindrical gears, gear unit, power take-off shaft, flywheel are all subjected to destructive loads during periodic impact caused by the kinetic energy of the wave; - in the event of a large wave of the sea (a steep wave), the entire installation will be flooded with water, which will lead to metal corrosion and failure of the electrical part of the installation.

Відоме технічне рішення не може забезпечити стабільне і ефективне перетворення енергії морських хвиль в енергію, використовувану споживачем на березі або далеко від берега на великих глибинах.The known technical solution cannot ensure a stable and efficient conversion of the energy of sea waves into energy used by the consumer on the shore or far from the shore at great depths.

З рівня техніки відома хвильова електростанція (Патент РФ Мо2313690, МПК РОЗВ 13/20, опубл. 27.12.2007), яка містить систему поплавків, кінематичну систему з муфтами вільного ходу і маховиком, зв'язаним з електрогенератором. Система поплавків виконана у вигляді контурного плота з динамічним якорем. При цьому поплавки з'єднані з динамічним якорем попередньо напруженими пружними зв'язками. Кінематична система має загальний багатоланковий карданний вал, зв'язаний з корпусом кожного поплавка кінематичною парою зі зростаючим від ланки до ланки в напрямку від машинного відсіку передавальним відношенням і який з'єднаний жорстко або через муфту граничного моменту з маховиком, до вала якого безпосередньо або через мультиплікатор приєднаний стабілізатор частоти обертання, виконаний у вигляді, наприклад, динамічної муфти, з якою зв'язаний ротор електрогенератора.From the state of the art, a wave power station is known (Russian Patent Mo2313690, IPC ROZV 13/20, publ. 12.27.2007), which contains a system of floats, a kinematic system with free-running clutches and a flywheel connected to an electric generator. The float system is made in the form of a contour raft with a dynamic anchor. At the same time, the floats are connected to the dynamic anchor by pre-tensioned elastic ties. The kinematic system has a common multi-link cardan shaft, connected to the body of each float by a kinematic pair with a gear ratio increasing from link to link in the direction from the engine compartment and which is connected rigidly or through a limit torque clutch to the flywheel, to the shaft of which directly or through the multiplier is attached to the stabilizer of the rotation frequency, made in the form of, for example, a dynamic clutch with which the rotor of the electric generator is connected.

Відоме рішення має такі недоліки: - використання поплавків однакової довжини призводить до того, що електростанція може бо ефективно працювати тільки на хвилях, довжина яких порівняна з довжиною цих секційних поплавків. При малому хвилюванні вершини хвиль дотикатимуться секційних поплавків в декількох місцях, не викликаючи їх коливання, і отже пліт не забезпечить необхідного коливального ефекту. При хвилюванні з довжиною хвилі понад 9 метрів конструкція не зможе повторити вигин хвилі в зв'язку з наявністю буферів, які обмежують граничний кут згину в шарнірному з'єднанні пари поплавків, що може привести до виходу плота з ладу. І щоб уникнути цього, при наближенні шторму з великою хвилею пліт бажано затопити або буксирувати на берег; - контурний пліт має велику парусність і внаслідок цього він буде завжди прагнути орієнтуватися у напрямку вітру, що не збігається з напрямком фронту хвилі, що істотно знижує ефективність роботи всієї установки; - використання карданної передачі знижує рухливість всієї конструкції, а отже її ефективність.The known solution has the following disadvantages: - the use of floats of the same length leads to the fact that the power plant can effectively work only on waves whose length is comparable to the length of these sectional floats. With a small disturbance, the tops of the waves will touch the sectional floats in several places, without causing them to oscillate, and therefore the raft will not provide the necessary oscillating effect. In case of waves with a wavelength of more than 9 meters, the structure will not be able to repeat the bending of the wave due to the presence of buffers that limit the maximum angle of bending in the hinged connection of a pair of floats, which can lead to the failure of the raft. And to avoid this, when a storm with a big wave approaches, it is advisable to sink the raft or tow it to the shore; - the contour raft has a large buoyancy and, as a result, it will always tend to orient itself in the direction of the wind, which does not coincide with the direction of the wave front, which significantly reduces the efficiency of the entire installation; - the use of cardan transmission reduces the mobility of the entire structure, and therefore its efficiency.

Зазначене рішення вибрано за найближчий аналог до заявки на корисну модель.The specified decision was chosen as the closest analogue to the application for a utility model.

В основу запропонованої корисної моделі поставлена задача, яка полягає в створенні установки для перетворення енергії хвиль, яка забезпечить стабільне і ефективне перетворення енергії морських хвиль в електричну енергію для споживачів на березі або далеко від берега на великих глибинах.The basis of the proposed useful model is the task of creating a wave energy conversion unit that will ensure stable and effective conversion of sea wave energy into electrical energy for consumers on the shore or far from the shore at great depths.

Поставлена задача вирішується тим, що запропонована установка для перетворення енергії хвиль, що містить систему поплавків, які зв'язані між собою кінематичним ланцюгом, яка за допомогою кінематичної системи з обгінними муфтами і маховиком зв'язана з електрогенератором, в якій, згідно з корисною моделлю, система поплавків виконана у вигляді плота, який складається з керуючого поплавково-генераторного модуля, до якого приєднано щонайменше три різноспрямовані гілки, що містять поплавково-генераторні модулі, які виконані з різним розміром і зібрані в один кінематичний зв'язок від меншого розміру до більшого розміру в напрямку до керуючого поплавково-генераторного модуля, причому співвідношення розмірів сусідніх поплавково-генераторних модулів підпорядковується числовому ряду Фібоначчі та становить 1,618; кінематичний ланцюг складається з основної ланки і стабілізуючої ланки, які утворюють пантографну систему, і в порожнині кожного поплавково-генераторного модуля розміщений електрогенератор постійного або змінного струму, причому керуючий поплавково-The problem is solved by the proposed installation for the conversion of wave energy, which contains a system of floats that are connected to each other by a kinematic chain, which is connected to an electric generator by means of a kinematic system with overrunning clutches and a flywheel, in which, according to a useful model , the float system is made in the form of a raft, which consists of a control float-generator module, to which at least three multidirectional branches containing float-generator modules are connected, which are made with different sizes and assembled into one kinematic connection from the smallest to the largest size in the direction of the control float-generator module, and the ratio of the sizes of the neighboring float-generator modules obeys the Fibonacci number series and is 1.618; the kinematic chain consists of a main link and a stabilizing link that form a pantograph system, and in the cavity of each float-generator module there is a direct or alternating current electric generator, and the control float-

Зо генераторний модуль виконаний з динамічним якорем.The generator module is made with a dynamic armature.

Крім того, кожен поплавково-генераторний модуль виконаний у вигляді об'ємної фігури, форма якої наближена до сферичної, з жорсткого матеріалу.In addition, each float-generator module is made in the form of a three-dimensional figure, the shape of which is close to spherical, made of rigid material.

Крім того, кожен поплавково-генераторний модуль меншого розміру в своїй гілці є робочим поплавково-генераторним модулем відносно більшого за розміром поплавково-генераторного модуля і генеруючим відносно меншого за розміром поплавково-генераторного модуля.In addition, each smaller float-generator module in its branch is a working float-generator module of a relatively larger float-generator module and a generator of a relatively smaller float-generator module.

Крім того, основна ланка являє собою важіль, шарнірно з'єднаний з робочим поплавково- генераторним модулем і нерухомо з віссю генеруючого поплавково-генераторного модуля для передачі крутного моменту, що виникає при русі робочого поплавково-генераторного модуля щодо генеруючого поплавково-генераторного модуля.In addition, the main link is a lever, hingedly connected to the working float-generator module and immovably to the axis of the generating float-generator module to transmit the torque that occurs when the working float-generator module moves relative to the generating float-generator module.

Крім того, стабілізуюча ланка кінематичного ланцюга являє собою важіль, шарнірно з'єднаний з робочим і генеруючим поплавково-генераторними модулями і перешкоджає провертанню генеруючого поплавково-генераторного модуля в осі основної ланки, тим самим забезпечуючи коливальні плоско-паралельні рухи робочого поплавково-генераторного модуля.In addition, the stabilizing link of the kinematic chain is a lever, hingedly connected to the working and generating float-generator modules and prevents rotation of the generating float-generator module in the axis of the main link, thereby ensuring oscillatory plane-parallel movements of the working float-generator module.

Відмітна особливість запропонованої установки в тому, що система поплавків виконана у вигляді поплавково-генераторних модулів (ПГМ) з різними розмірами, зібраних в один кінематичний зв'язок за принципом від меншого розміру до більшого розміру до керуючого ПГМ.A distinctive feature of the proposed installation is that the float system is made in the form of float-generator modules (PGM) with different sizes, assembled into one kinematic connection according to the principle from smaller size to larger size to the controlling PGM.

Розмірний ряд ПГМ підпорядковується числовому ряду Фібоначчі і становить 1,618. Завдяки цій відмінності в розмірах двох сусідніх ПГМ досягається найбільша величина взаємного переміщення останніх при різних хвильових коливаннях водної поверхні. Так само в даній установці, за допомогою кінематичних ланок, забезпечується плоско-паралельний рух ПГМ щодо один одного і перетворення цих рухів через обгінні муфти та блок шестерень в обертальний рух маховика і генератора електричного струму.The dimensional series of PGM is subject to the Fibonacci number series and is 1.618. Thanks to this difference in the sizes of two neighboring PGMs, the largest mutual displacement of the latter is achieved at different wave oscillations of the water surface. Also, in this installation, with the help of kinematic links, the plane-parallel movement of the PGM relative to each other is ensured and the transformation of these movements through the overrunning clutches and the gear block into the rotational movement of the flywheel and electric current generator.

Конструкція запропонованої установки має різноспрямовану систему ПГМ, тому вона однаково ефективно працює при будь-якому поєднанні напрямків вітру і фронту хвилі.The design of the proposed installation has a multi-directional PGM system, so it works equally effectively in any combination of wind and wave front directions.

Корисна модель пояснюється кресленнями, де на Фіг. 1 схематично показана установка для перетворення енергії хвиль, на Фіг. 2 - з'єднання двох ПМГ, на Фіг. З представлена кінематична схема, яка розташовується в кожному ПМГ, на Фіг. 4 схематично показано систему пантографа, на Фіг. 5 представлена схема кріплення керуючого МПГ, на Фіг. 6 схематично показаний один з варіантів збірки запропонованих установок. бо Запропонована установка для перетворення енергії хвиль містить (як показано на Фіг. 1-6)A useful model is explained by the drawings, where in Fig. 1 schematically shows the installation for the conversion of wave energy, in Fig. 2 - connection of two PMG, in Fig. A kinematic diagram, which is located in each PMG, is presented in Fig. 4 schematically shows the pantograph system, in Fig. 5 shows the mounting scheme of the control MPG, in Fig. 6 schematically shows one of the assembly options of the proposed installations. because the proposed installation for the conversion of wave energy contains (as shown in Fig. 1-6)

систему поплавків, виконану у вигляді плота, який складається з керуючого (центрального) ПГМ 1, до якого під'єднанні гілки, що містять ПГМ 2, пов'язані між собою ланками кінематичного ланцюга 3. Кількість гілок в установці може бути довільною і обмежується тільки однією умовою, що ПГМ не повинні між собою стикатися.a system of floats made in the form of a raft, which consists of a control (central) PGM 1, to which the connected branches containing PGM 2 are connected to each other by links of the kinematic chain 3. The number of branches in the installation can be arbitrary and is limited only one condition is that PGMs should not collide with each other.

Сам поплавково-генераторний модуль, який показаний на Фіг. 1-5 являє собою об'ємну фігуру будь-якої конфігурації, яка наближена до сферичної поверхні, і може бути виготовлений з будь-якого матеріалу (наприклад, металу, полімеру і тому подібних), здатного забезпечити жорсткість конструкції зазначеного модуля. За своїми розмірами кожен ПГМ порівняний з певною висотою хвилі, для сприйняття хвильової енергії цієї хвилі з максимальним ККД.The float-generator module itself, which is shown in Fig. 1-5 is a three-dimensional figure of any configuration, which is close to a spherical surface, and can be made of any material (for example, metal, polymer, and the like), capable of ensuring the rigidity of the design of the specified module. According to its dimensions, each PGM is comparable to a certain wave height, to perceive the wave energy of this wave with maximum efficiency.

Кількість ПГМ в гілці визначається за статистичними даними ймовірності хвильових коливань по висоті хвиль в тому регіоні, під який проектується установка.The number of PGM in the branch is determined based on statistical data of the probability of wave fluctuations in terms of wave height in the region for which the installation is designed.

ПГМ виконані різного розміру і зібрані в один кінематичний зв'язок від меншого розміру до більшого розміру в напрямку до керуючого модуля, причому розмірний ряд ПГМ підпорядковується числовому ряду Фібоначчі і становить 1,618. Завдяки цій відмінності в розмірах двох сусідніх модулях досягається найбільша величина взаємного переміщення останніх при різних хвильових коливаннях водної поверхні.PGMs are made of different sizes and assembled into one kinematic connection from smaller size to larger size in the direction of the control module, and the size series of PGMs obeys the Fibonacci number series and is 1.618. Thanks to this difference in the sizes of two adjacent modules, the largest mutual displacement of the latter is achieved at different wave oscillations of the water surface.

Кожен менший за розміром ПГМ в своїй гілці є робочим ПГМ відносно більшого за розміромEach smaller PGM in its branch is a working PGM relative to the larger one

ПГМ і генеруючим відносно меншого за розміром ПГМ.PGM and generating a relatively smaller PGM.

Розрахунок розмірів ПГМ повинен проводиться з урахуванням хвильових характеристик в конкретному регіоні в якому буде експлуатуватися установка для перетворення хвиль.The calculation of the dimensions of the PGM should be carried out taking into account the wave characteristics in the specific region in which the wave conversion installation will be operated.

Наприклад, для акваторії Чорного моря, відповідно до джерела (|1| є такі хвильові характеристики, наведені в табл. 1.For example, for the water area of the Black Sea, according to the source (|1| there are the following wave characteristics given in Table 1.

Таблиця 1Table 1

Спільна повторюваність (95) висот хвиль З 95 забезпеченості (Пзе;, м) і середніх періодів (с), повторюваність (95) і забезпеченість Е9» висот і періодів хвиль, і криві регресії тис), тк(Н).Joint repeatability (95) of wave heights with 95 security (Pze;, m) and average periods (s), repeatability (95) and security E9" of wave heights and periods, and regression curves of tys), tk(Н).

ВЕСЬ РІК м | 02 | 24 | 46 | 68 | 8 | «(й | т | тз() 23| ях | 717 | 50 | 75 | ол | 78 | 90 | 54 34| - | 002 | 06 | 04 | 006 | 77 | 72 | 72 45| - | - | 003 | 007 | 002 | 0ле | 0ле | 03 го) |ло00| 999 | 60 | 65 | 03 | 100,0 тею| 09 | 09 | 11 | ї7 | 23ALL YEAR m | 02 | 24 | 46 | 68 | 8 | "(y | t | tz() 23| yah | 717 | 50 | 75 | ol | 78 | 90 | 54 34| - | 002 | 06 | 04 | 006 | 77 | 72 | 72 45| - | - | 003 | 007 | 002 | 0le | 0le | 03 go) |lo00| 999 | 60 | 65 | 03 | 100.0 tei| 09 | 09 | 11 | i7 | 23

Після аналізу даних по більшій ймовірності висоті хвиль був вибраний наступний ряд розмірів (для прикладу - діаметр 0) поплавків, які підпорядковуються числовому ряду Фібоначчі: р1-0,377 (м); 02-0,610 (м); 03-0,987 (м); 04-1,597 (м); 05-2,584 (м); О6-4,181 (м).After analyzing the data, the following series of sizes (for example - diameter 0) of floats, which are subject to the Fibonacci number series, were selected based on the higher probability of the wave height: p1-0.377 (m); 02-0.610 (m); 03-0.987 (m); 04-1,597 (m); 05-2,584 (m); O6-4,181 (m).

В даному прикладі діаметр був обмежений максимальним 06-4,181 (м), тому що ймовірність хвиль висотою понад 4 метром згідно з табл. 1 становить 0,12 95 в рік.In this example, the diameter was limited to a maximum of 06-4,181 (m), because the probability of waves with a height of more than 4 meters according to the table. 1 is 0.12 95 per year.

Зо ПГМ зв'язані (як показано на Фіг. 2) між собою ланками 3 кінематичного ланцюга, який складається з робочої (основної) ланки 4 і стабілізуючої ланки 5, які утворюють пантографну систему, за допомогою якої під дією хвильового фронту кожен робочий модуль 6 починає здійснювати коливальні плоско-паралельні рухи щодо сусіднього генеруючого ПГМ 7.The PGMs are connected (as shown in Fig. 2) to each other by links 3 of the kinematic chain, which consists of a working (main) link 4 and a stabilizing link 5, which form a pantograph system, with the help of which, under the action of the wave front, each working module 6 begins to make oscillating plane-parallel movements relative to the neighboring generating PGM 7.

Стабілізуюча ланка 5 кінематичного ланцюга являє собою важіль, шарнірно з'єднаний з робочим і генеруючим ПГМ. Він забезпечує коливальний плоско-паралельний рух робочого модуля 6 щодо генеруючого модуля 7. Основна ланка являє собою важіль, шарнірно з'єднаний з робочим модулем 6 і нерухомо з віссю генеруючого модуля 7 для передачі крутного моменту, що виникає при русі робочого модуля б щодо генеруючого модуля 7. На фіг. 2 показано випадок, коли робочий ПГМ знаходиться на гребені хвилі.Stabilizing link 5 of the kinematic chain is a lever hinged to the working and generating PGM. It provides oscillating plane-parallel movement of the working module 6 relative to the generating module 7. The main link is a lever hingedly connected to the working module 6 and immovably to the axis of the generating module 7 to transmit the torque that occurs when the working module b moves relative to the generating module 7. Fig. 2 shows the case when the working PGM is on the wave crest.

На Фіг. З представлена кінематична схема, яка розташовується в кожному ПГМ. Принцип роботи заснований на тому, що при підйомі на гребінь і опусканні в улоговину хвилі робочогоIn Fig. C presents a kinematic diagram, which is located in each PGM. The principle of operation is based on the fact that when rising to the crest and descending into the basin, the working wave

ПГМ 6, розташованого лівіше від генеруючого ПГМ 7, виникає крутний момент, який за допомогою основної ланки 4 кінематичного ланцюга, через обгінні муфти 8 надає руху блок шестерень 9 в одному і тому ж напрямку. Блок шестерень 9 в даному випадку представляє схематично мультиплікатор (варіатор), основна задача якого передати крутний момент на маховик 10 і генератор 11 з необхідною кутовою швидкістю. Позицією 12 на фіг. З показані підшипники.The PGM 6, located to the left of the generating PGM 7, generates a torque, which, with the help of the main link 4 of the kinematic chain, through the bypass clutches 8, provides movement of the gear block 9 in the same direction. The gear unit 9 in this case schematically represents a multiplier (variator), the main task of which is to transmit the torque to the flywheel 10 and the generator 11 with the required angular velocity. Position 12 in fig. Bearings are shown.

Дана схема мультиплікатор (варіатор) і низько-обертовий генератор застосовується в вітрогенеруючих установках і дозволяє передавати крутний момент на оборотах в межах 150- 300 об./хв. Маховик в даному випадку виконує кілька задач. В першу чергу, як накопичувач енергії він згладжує імпульсивність крутного моменту, по-друге, служить баластом для занурення поплавка в розрахункове положення, а також розподіляє центр маси ПГМ, в якому він розміщений, для запобігання перекидання даного модуля при монтажі та технічному обслуговуванні.This circuit multiplier (variator) and low-speed generator is used in wind turbines and allows to transmit torque at revolutions in the range of 150-300 rpm. The flywheel in this case performs several tasks. First of all, as an energy accumulator, it smooths out the impulsiveness of the torque, secondly, it serves as a ballast for sinking the float into the calculated position, and also distributes the center of mass of the PGM, in which it is placed, to prevent the overturning of this module during installation and maintenance.

Для контролю кута підйому оси і кута опускання сг робочого модуля 6 в системі пантографа передбачений обмежувач ходу 13 (як показано на Фіг. 4). Одним кінцем обмежувач ходу 13 нерухомо закріплений на стабілізуючій ланці 5, а вільним кінцем впирається в основну ланку 4 при досягненні заданого верхнього і нижнього положення. Також обмежувач ходу 13 в своїй конструкції передбачає демпфуючий елемент (не показаний), який згладжує Ударні навантаження при ударі небезпечною (крутою) хвилею або важкого плаваючого предмета на водній поверхні.To control the angle of elevation of the axis and the angle of descent sg of the working module 6 in the pantograph system, a stroke limiter 13 is provided (as shown in Fig. 4). One end of the stroke limiter 13 is immovably fixed on the stabilizing link 5, and the free end abuts against the main link 4 upon reaching the specified upper and lower position. Also, the stroke limiter 13 in its design provides a damping element (not shown), which smooths out shock loads when hit by a dangerous (steep) wave or a heavy floating object on the water surface.

На Фіг. 5 представлена схема кріплення центрального (керуючого) ПГМ 1, який кріпитися динамічним якорем до дна. На Фіг. 5 позицією 14 позначений блок (встановлений на поворотній осі), через який перекинутий трос 15, до одного кінця якого підвішений вантаж 16, а інший кінець цього троса прикріплений до анкерного якоря 17, який встановлений на дні.In Fig. 5 shows a diagram of mounting the central (controlling) PGM 1, which must be attached to the bottom with a dynamic anchor. In Fig. 5, position 14 indicates a block (installed on the pivot axis), through which a cable 15 is thrown, to one end of which a load 16 is suspended, and the other end of this cable is attached to the anchor anchor 17, which is installed at the bottom.

Особливістю запропонованої конструкції установки є те, що кожен ПГМ автономно генерує електроенергію, яка передається на керуючий ПГМ за допомогою електричних кабелів, укладених на або всередині стабілізуючих ланок, по яких згенерована електроенергія надходить до центрального (керуючого) ПГМ. У керуючому модулі відбувається її перетворення і вже по кабелю 18, як показано на Фіг. 5, вона подається або стаціонарним споживачам на березі або автономним споживачам у відкритому водному басейні.A feature of the proposed installation design is that each PGM autonomously generates electricity, which is transmitted to the controlling PGM with the help of electric cables laid on or inside the stabilizing links, through which the generated electricity reaches the central (controlling) PGM. In the control module, its conversion takes place already on cable 18, as shown in Fig. 5, it is served either to stationary consumers on the shore or to autonomous consumers in an open water basin.

Запропоновані установки можуть бути зібрані в систему так звану "енергетичну ферму", що складається з декількох установок для перетворення енергії хвиль автономно закріплених доThe proposed installations can be assembled into a so-called "energy farm" system, consisting of several installations for converting the energy of waves autonomously attached to

Зо дна. Один з варіантів збірки "енергетичної ферми" у вигляді стільників показано на Фіг. 6.From the bottom One of the options for assembling the "energy farm" in the form of honeycombs is shown in Fig. 6.

Навколо центрального керуючого ПГМ 1 збираються на гнучкому зв'язку 18 між керуючими модулями установок першого ряду (на схемі позначені поз. 19), які в свою чергу об'єднуються за допомогою гнучкого зв'язку в загальну схему установок другого ряду (на схемі позначені поз. 20) іт. д.Around the central control PGM 1, they are assembled on a flexible connection 18 between the control modules of the first-row installations (marked by item 19 on the diagram), which in turn are combined by means of a flexible connection into the general scheme of the second-row installations (marked on the diagram item 20) it. d.

Гнучкий зв'язок (це може бути трос або ланцюг) окрім обмеження відносного переміщення установок між собою є ще направляючою для укладання електричних кабелів, які сходяться на керуючий ПГМ, а з нього вже одним кабелем 18 до стаціонарних (прибережних населених пунктів, інженерних споруд і т. п.), так і мобільних (розташованих безпосередньо у воді, наприклад, такі як нафтові платформи, дослідні бази і т. д.) споживачів.A flexible connection (it can be a cable or a chain), in addition to limiting the relative movement of installations between themselves, is also a guide for laying electrical cables that converge on the control PGM, and from it with one cable 18 to stationary (coastal settlements, engineering structures and etc.), and mobile (located directly in the water, for example, such as oil platforms, research bases, etc.) consumers.

Крім схеми стільники "енергетичні ферми" можуть збиратися в будь-які інші схеми, в залежності від кількості гілок в центральній установці.In addition to the scheme, "energy farm" cells can be assembled in any other schemes, depending on the number of branches in the central installation.

Запропоновану установку використовують наступним чином.The proposed installation is used as follows.

Спочатку проводяться монтажні роботи по закріпленню анкерного якоря до дна і елементів динамічного якоря, це трос (ланцюг), блок, вантаж і монтажний буй для маркування місця установки.First, installation work is carried out to fasten the anchor anchor to the bottom and elements of the dynamic anchor, this is a cable (chain), a block, a load and a mounting buoy for marking the place of installation.

Після цього до місця його установки доставляють (буксирується) керуючий модуль і закріплюється до динамічного якоря.After that, the control module is delivered (towed) to the place of its installation and fixed to the dynamic anchor.

В той же час на мілководді з окремих ПГМ за допомогою основних і стабілізуючих ланок збирають гілки з модулями і їх доставляють (буксируються) до керуючого ПГМ для монтажу.At the same time, in shallow water, branches with modules are collected from individual PGMs with the help of main and stabilizing links and delivered (towed) to the controlling PGM for installation.

Після проведення монтажу металоконструкцій проводиться укладання електричних кабелів від поплавкових модулів до центрального керуючого модуля, а від нього до кінцевого стаціонарного або мобільного споживача. Після прокладки кабелів проводяться пусконалагоджувальні роботи, після чого хвильова установка переходить в режим експлуатації відповідно до викладеного в заявці опису принципу своєї дії.After the installation of metal structures, electrical cables are laid from the float modules to the central control module, and from it to the final stationary or mobile consumer. After laying the cables, commissioning works are carried out, after which the wave installation goes into operation mode in accordance with the principle of its operation described in the application.

Завдяки пропонованому компонуванню конструктивних елементів, хвильова установка для перетворення енергії хвиль може плавно перекочуватися через хвилі, а тому в ній не виникає механічної напруги небезпечних значень, що дозволяє підвищити її надійність в порівнянні з установкою-найближчим аналогом, зменшити матеріалоємність і збільшити довговічність.Thanks to the proposed layout of the structural elements, the wave installation for the conversion of wave energy can smoothly roll through the waves, and therefore it does not generate mechanical stress of dangerous values, which makes it possible to increase its reliability in comparison with the closest analogue installation, reduce material consumption and increase durability.

Установка не вимагає для своєї експлуатації використання капітальних споруд. Вона проста в бо обслуговуванні і експлуатації.The installation does not require the use of capital structures for its operation. It is easy to maintain and operate.

Крім цього, установка для перетворення енергії хвиль може сприймати хвилювання водної поверхні широкого діапазону хвиль, тим самим збільшуючи ефективність використання одного квадратного метра водної поверхні для отримання електроенергії в промислових масштабах.In addition, the wave energy conversion unit can perceive water surface disturbances of a wide range of waves, thereby increasing the efficiency of using one square meter of water surface to generate electricity on an industrial scale.

Простота конструкції і відсутність проміжних (гідравлічних та пневматичних) систем, дає даній корисній моделі конкурентну перевагу перед подібними системами як по собівартості виготовлення, так і за витратами при експлуатації і практично не шкодить екології водного басейну.The simplicity of the design and the absence of intermediate (hydraulic and pneumatic) systems gives this useful model a competitive advantage over similar systems both in terms of cost of production and operating costs and practically does not harm the ecology of the water basin.

Кілька установок для перетворення енергії хвиль, встановлених уздовж узбережжя, разом з виробництвом електроенергії стандартних параметрів значно захистить прилеглу берегову лінію від руйнівної дії хвиль.Several wave energy conversion units installed along the coast, together with standard power generation, will significantly protect the adjacent coastline from the destructive effects of waves.

Джерело інформації: 1. РОСІЙСЬКИЙ МОРСЬКИЙ РЕГІСТР СУДНОПЛАВСТВА "ДОВІДКОВІ ДАНІ ПО РЕЖИМУSource of information: 1. RUSSIAN MARITIME REGISTER OF SHIPPING "REFERENCE DATA BY REGIME

ВІТРУ І ХВИЛЮВАННЯ БАЛТІЙСЬКОГО, ПІВНІЧНОГО, ЧОРНОГО, АЗОВСЬКОГОWIND AND WAVES OF THE BALTIC, NORTH, BLACK, AZOV

СЕРЕДЗЕМНОГО МОРІВ" Санкт-Петербург, 2006.MEDITERRANEAN SEAS" St. Petersburg, 2006.

Claims (1)

ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІUSEFUL MODEL FORMULA 1. Установка для перетворення енергії хвиль, що містить систему поплавків, які зв'язані між собою кінематичним ланцюгом, яка за допомогою кінематичної системи з обгінними муфтами і 20 маховиком зв'язана з електрогенератором, яка відрізняється тим, що система поплавків виконана у вигляді плота, який складається з керуючого поплавково-генераторного модуля, до якого приєднано щонайменше три різноспрямовані гілки, що містять поплавково-генераторні модулі, які виконані з різним розміром і зібрані в один кінематичний зв'язок від меншого розміру до більшого розміру в напрямку до керуючого поплавково-генераторного модуля, причому 25 співвідношення розмірів сусідніх поплавково-генераторних модулів підпорядковується числовому ряду Фібоначчі та становить 1,618; кінематичний ланцюг складається з основної ланки і стабілізуючої ланки, які утворюють пантографну систему, і в порожнині кожного поплавково-генераторного модуля розміщений електрогенератор постійного або змінного струму, причому керуючий поплавково-генераторний модуль виконаний з динамічним якорем. Зо 2. Установка за п.1, яка відрізняється тим, що кожен поплавково-генераторний модуль виконаний у вигляді об'ємної фігури, форма якої наближена до сферичної, з жорсткого матеріалу.1. Installation for the conversion of wave energy, containing a system of floats that are connected to each other by a kinematic chain, which is connected to an electric generator by means of a kinematic system with overrunning clutches and 20 flywheels, which is characterized by the fact that the system of floats is made in the form of a raft , which consists of a control float-generator module, to which at least three multi-directional branches containing float-generator modules are connected, which are made of different sizes and are assembled in one kinematic connection from smaller size to larger size in the direction of the control float- generator module, and the 25 size ratio of adjacent float-generator modules obeys the Fibonacci number series and is 1.618; the kinematic chain consists of a main link and a stabilizing link that form a pantograph system, and a direct or alternating current electric generator is placed in the cavity of each float-generator module, and the control float-generator module is made with a dynamic anchor. From 2. Installation according to claim 1, which differs in that each float-generator module is made in the form of a three-dimensional figure, the shape of which is close to spherical, made of rigid material. З. Установка за п.2, яка відрізняється тим, що кожен поплавково-генераторний модуль меншого розміру в своїй гілці є робочим поплавково-генераторним модулем відносно більшого 35 за розміром поплавково-генераторного модуля і генеруючим відносно меншого за розміром поплавково-генераторного модуля.C. The installation according to claim 2, which differs in that each smaller float-generator module in its branch is a working float-generator module relative to a larger float-generator module and a generating relative to a smaller float-generator module. 4. Установка за п. 3, яка відрізняється тим, що основна ланка являє собою важіль, шарнірно з'єднаний з робочим поплавково-генераторним модулем і нерухомо з віссю генеруючого поплавково-генераторного модуля. 40 5. Установка за п. 3, яка відрізняється тим, що стабілізуюча ланка кінематичного ланцюга являє собою важіль, шарнірно з'єднаний з робочим і генеруючим поплавково-генераторними модулями.4. Installation according to claim 3, which differs in that the main link is a lever, hingedly connected to the working float-generator module and immovably to the axis of the generating float-generator module. 40 5. Installation according to claim 3, which is characterized by the fact that the stabilizing link of the kinematic chain is a lever, hingedly connected to the working and generating float-generator modules.
UAU202006833U 2020-10-23 2020-10-23 WAVE ENERGY CONVERSION INSTALLATION UA146349U (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAU202006833U UA146349U (en) 2020-10-23 2020-10-23 WAVE ENERGY CONVERSION INSTALLATION

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAU202006833U UA146349U (en) 2020-10-23 2020-10-23 WAVE ENERGY CONVERSION INSTALLATION

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA146349U true UA146349U (en) 2021-02-10

Family

ID=74551563

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UAU202006833U UA146349U (en) 2020-10-23 2020-10-23 WAVE ENERGY CONVERSION INSTALLATION

Country Status (1)

Country Link
UA (1) UA146349U (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6346271B2 (en) Power converter
US20100025999A1 (en) Ocean wave electricity generation
JP2013503293A (en) A device for generating electrical or mechanical energy from waves
KR101493259B1 (en) Multiple oscillating tidal stream generators
AU2009334427A2 (en) Method and apparatus for converting ocean wave energy into electricity
CA2825347C (en) Oscillating wave-powered electricity generation system
CN103109080A (en) Intelligent control wave energy power generating system
US10253749B2 (en) Wave energy generation device and methods of using the same
CN103629040A (en) Multi-buoy pendulous wave energy collecting device
CN102979661A (en) Energy collection unit and ratchet wheel and a wave force engine
JP5926428B2 (en) Power generation system and reciprocating mechanism for power generation system
WO2012131705A2 (en) A device for generating electrical energy using ocean waves
EP3132136B1 (en) Wave energy conversion apparatus
EP2401496B1 (en) A power capture device
WO2024093363A1 (en) Wave energy power generation apparatus
Amarkarthik et al. Laboratory experiment on using non-floating body to generate electrical energy from water waves
UA146349U (en) WAVE ENERGY CONVERSION INSTALLATION
CN109630345B (en) Universal swing energy capturing and converting device and transducer
EP2961979B1 (en) Modular floating pier with integrated generator of energy from renewable sources
RU2715612C1 (en) Modular unit for converting wave energy into electric energy
Chandrasekaran et al. Experimental investigation and ANN modeling on improved performance of an innovative method of using heave response of a non-floating object for ocean wave energy conversion
Xiros et al. Ocean Wave Energy Conversion Concepts
Li et al. Design and analysis of a two-body wave energy converter with mechanical motion rectifier
JP2022551226A (en) Wave energy absorption converter and power generation system
KR102302003B1 (en) Wave-power generating apparatus