UA146945U

UA146945U - ECOLOGICAL ELECTRIC GENERATING COAST PROTECTION DEVICE

Info

Publication number: UA146945U
Application number: UAU202006276U
Authority: UA
Inventors: Єлизавета Борисівна Абаджян; Олександр Петрович Ломейко; Юлія Олександрівна Постол; Микола Іванович Стручаєв
Original assignee: Таврійський Державний Агротехнологічний Університет Імені Дмитра Моторного
Priority date: 2020-09-28
Filing date: 2020-09-28
Publication date: 2021-03-31

Abstract

Екологічний електрогенеруючий пристрій захисту узбережжя містить нерухомі фундаменти, вертикальні стійки з перетворювачами енергії коливань хвиль в електричну енергію. Нерухомі фундаменти розміщені на незначній глибині вздовж узбережжя, а вертикальні стійки закріплено на них і обладнано гнучкими хвилезаспокоювачами з позитивною плавучістю, які встановлено по всій товщі води в шаховому порядку з заданим інтервалом і виготовлені у вигляді гнучких елементів з прогумованих вуглеволоконних прутів, вкритих матеріалом, який створює сприятливу для заселення їх морськими організмами, з п’єзокристалами всередині, які під дією хвиль, генерують електричний струм.Ecological generating device for coastal protection contains fixed foundations, vertical racks with converters of energy of wave oscillations into electric energy. Fixed foundations are placed at a shallow depth along the coast, and vertical uprights are attached to them and equipped with flexible waveguides with positive buoyancy, which are installed throughout the water column in a checkerboard pattern at a specified interval and made in the form of flexible elements of rubberized coals. creates a favorable for their settlement by marine organisms, with piezoelectric crystals inside, which under the action of waves generate an electric current.

Description

Запропонована корисна модель належить до пристроїв отримання електроенергії за допомогою морських хвиль, а також до берегоукріплювальних споруд, зокрема до підводних проникних гідробіотехнічих споруд, може бути використана в мілководних зонах морів та водойм як штучний субстрат і механічний стимулятор розвитку біоценозу і механіко-біологічного фільтра в зонах підвищеного антропогенного навантаження і для запобігання ерозії прибережних грунтів.The proposed useful model belongs to devices for obtaining electricity with the help of sea waves, as well as to shore fortification structures, in particular to underwater permeable hydrobiotechnical structures, it can be used in shallow zones of seas and reservoirs as an artificial substrate and a mechanical stimulator of the development of biocenosis and a mechano-biological filter in the zones increased anthropogenic load and to prevent erosion of coastal soils.

Найбільш близьким аналогом до запропонованої корисної моделі є пристрій для перетворення енергії хвиль, що містить нерухомі фундаменти, вертикальні стійки та перетворювачі енергії коливань хвиль в електричну енергію (Патент ВО Ме 2540525, МПКThe closest analogue to the proposed useful model is a device for converting wave energy, which contains fixed foundations, vertical racks and converters of the energy of wave oscillations into electrical energy (Patent VO Me 2540525, IPC

ЕОЗВ13/18, опубл. 10.02.2015).EOZV13/18, publ. 10.02.2015).

Недоліком цього відомого пристрою є складна конструкція, додаткові витрати енергії, низька ефективність використання відновлюваної енергії хвиль, значна матеріалоємність, неможливість використання як штучного субстрату і механічного стимулятора розвитку біоценозу, і механіко-біологічного фільтра в зонах підвищеного антропогенного навантаження тадля запобігання ерозії прибережних грунтів.The disadvantage of this well-known device is a complex design, additional energy consumption, low efficiency of using renewable wave energy, significant material consumption, the impossibility of using it as an artificial substrate and a mechanical stimulator of the development of biocenosis, and a mechanical-biological filter in areas of increased anthropogenic load and to prevent erosion of coastal soils.

В основу корисної моделі поставлена задача удосконалити пристрій шляхом введення в систему нових конструктивних елементів, які дозволять спростити конструкцію, усунути додаткові витрати енергії, підвищити ефективність використання відновлюваної енергії хвиль, зменшити матеріалоємність, уможливити використання як штучного субстрату і механічного стимулятора розвитку біоценозу, і механіко-біологічного фільтра в зонах підвищеного антропогенного навантаження та для запобігання ерозії прибережних грунтів.The useful model is based on the task of improving the device by introducing new structural elements into the system that will simplify the design, eliminate additional energy costs, increase the efficiency of using renewable wave energy, reduce material consumption, enable use as an artificial substrate and a mechanical stimulator of the development of biocenosis, and mechano- biological filter in areas of increased anthropogenic load and to prevent erosion of coastal soils.

Поставлена задача вирішується тим, що у екологічному електрогенеруючому пристрої захисту узбережжя, що містить нерухомі фундаменти, вертикальні стійки з перетворювачами енергії коливань хвиль в електричну енергію, згідно із запропонованою корисною моделлю, нерухомі фундаменти розміщено на незначній глибині вздовж узбережжя, а вертикальні стійки закріплено на них і обладнано гнучкими хвилезаспокоювачами з позитивною плавучістю та встановлено по всій товщі води в шаховому порядку з заданим інтервалом, які виготовлені у вигляді гнучких елементів з прогумованих вуглеволоконних прутів, вкритих матеріалом, який створює сприятливу для заселення їх морськими організмами, з п'єзокристалами всередині, якіThe task is solved by the fact that in the ecological power generating device for coastal protection, which contains fixed foundations, vertical racks with wave energy converters into electrical energy, according to the proposed useful model, the fixed foundations are placed at a shallow depth along the coast, and the vertical racks are fixed on them and equipped with flexible breakwaters with positive buoyancy and installed throughout the water column in a staggered order with a given interval, which are made in the form of flexible elements of rubberized carbon fiber rods, covered with a material that creates a favorable environment for their inhabitation by marine organisms, with piezo crystals inside, which

Зо під дією хвиль, генерують електричний струм.Under the influence of waves, they generate an electric current.

Застосування екологічного електрогенеруючого пристрою захисту узбережжя запропонованої конструкції дозволяє спростити конструкцію та зменшити металоємкість завдяки виготовленню вертикальних стійок у вигляді гнучких вуглеволоконних прутів та відмові від металевих ферм, рухомих рам та шарнірів як у найближчому аналозі, розміщення всередині стійок п'єзокристалів, які під дією хвиль, генерують електричний струм, дозволяє усунути додаткові витрати енергії у лінійному електрогенераторі та у інших додаткових елементах, як у найближчому аналозі, а за рахунок розміщення нерухомих фундаментів з вертикальними стійками з перетворювачами енергії коливань хвиль на незначній глибині вздовж узбережжя у шаховому порядку, дозволяє підвищити ефективність використання відновлюваної енергії хвиль, створює сприятливі умови для його обростання макрофітами, мідіями і іншими молюсками, а також заселення рифу іншими морськими мешканцями та використовувати для захисту берегової зони і споруд від ерозії, викликаної штормовими хвилями.The use of an ecological power-generating device for the protection of the coast of the proposed design allows to simplify the design and reduce the metal consumption due to the manufacture of vertical racks in the form of flexible carbon fiber rods and the rejection of metal trusses, movable frames and hinges as in the closest analogue, placing piezo crystals inside the racks, which under the influence of waves, generate electric current, allows you to eliminate additional energy consumption in the linear electric generator and other additional elements, as in the closest analogue, and due to the placement of fixed foundations with vertical racks with energy converters of wave oscillations at a slight depth along the coast in a staggered order, allows you to increase the efficiency of use renewable energy of waves, creates favorable conditions for its overgrowth with macrophytes, mussels and other molluscs, as well as the settlement of the reef by other marine inhabitants and used to protect the coastal zone and structures from erosion, caused by oh stormy waves.

Корисна модель пояснюється кресленням, де зображена схема екологічного електрогенеруючого пристрою захисту узбережжя.A useful model is explained by a drawing showing a scheme of an ecological power generating device for coastal protection.

Екологічний електрогенеруючий пристрій захисту узбережжя містить нерухомі фундаменти 2, розміщені на незначній глибині вздовж узбережжя 1, вертикальні стійки 3, закріплені на нерухомих фундаментах 2 і обладнані гнучкими хвилезаспокоювачами з позитивною плавучістю, та встановлено по всій товщі води в шаховому порядку з заданим інтервалом, які виготовлені у вигляді гнучких елементів з прогумованих вуглеволоконних прутів, вкритих матеріалом, який створює сприятливу для заселення їх морськими організмами, з п'єзокристалами всередині, які під дією хвиль генерують електричний струм.The ecological power generating device for coastal protection includes fixed foundations 2, placed at a slight depth along the coast 1, vertical pillars 3, fixed on fixed foundations 2 and equipped with flexible breakwaters with positive buoyancy, and installed throughout the water column in a staggered manner with a given interval, which are made in the form of flexible elements made of rubberized carbon fiber rods, covered with a material that creates a favorable environment for their inhabitation by marine organisms, with piezo crystals inside, which under the action of waves generate an electric current.

Екологічний електрогенеруючий пристрій захисту узбережжя працює наступним чином.The ecological power generating device of the coastal defense works as follows.

Під дією хвиль гнучкі хвилезаспокоювачі (не позначено) з позитивною плавучістю вертикальних стійок З займають водну товщу і поверхню подібно водоростям. Вони при проходженні хвиль перетворюють кінетичну енергію ламінарного потоку в турбулентний потік нестаціонарних слабких течій в зоні критичних глибин прибережної зони моря. Ці слабкі поступальні хвильові коливання, в свою чергу, волоком подають піщаний матеріал з дна на узбережжя 1 і поступово нарощують його. Пристрій заспокоює хвилі, які надходять, перериває ритм і інтенсивність штормових хвиль і, таким чином, мінімізує негативний вплив їх на берегову бо зону. При цьому здійснюється, з одного боку, взаємне проникнення і гасіння турбулентного водного потоку, з іншого - відбувається передача енергії хвилі гнучкому середовищу вертикальних стійок 3. При набіганні хвилі на нерухомі фундаменти 2, розміщені на незначній глибині вздовж узбережжя 1 у шаховому порядку, вона впливає на вертикальні стійки 3, відхиляючи їх від вертикального положення. При згинанні-розгинанні вертикальних стійок 3, п'єзокристали (не показано), розміщені всередині, генерують електричний струм. Вертикальні стійки 3, обладнані гнучкими хвилезаспокоювачами (не позначено) з позитивною плавучістю, виготовлені у вигляді гнучких прогумованих вуглеволоконих прутів, переміщаються таким чином, що вони відстежують контури хвиль без істотного заглиблення або оголення щодо хвильової поверхні Повернення в початкове положення здійснюється за рахунок відновлювальної сили зворотної хвилі. Розміщення нерухомих фундаментів 2 на незначній глибині вздовж узбережжя 1 у шаховому порядку збільшує площу використання енергії хвиль, створює додаткову турбулізацію потоку. Вертикальні стійки З закріплені на нерухомих фундаментах 2 і обладнані гнучкими хвилезаспокоювачами з позитивною плавучістю, та встановлені по всій товщі води в шаховому порядку з заданим інтервалом та вкриті матеріалом, який створює сприятливу для заселення їх морськими організмами. За рахунок помірного руху зони яскравості і тіні від вертикальних стійок З забезпечуються умови зростання водоростей і збільшується обсяг місця проживання морських організмів та поліпшується навколишнє морське середовище. Це створює сприятливі умови для обростання вертикальних стійок З макрофітами, мідіями і іншими молюсками, які є біологічними фільтрами забруднення водного середовища.Under the action of waves, flexible breakwaters (not marked) with positive buoyancy of vertical racks Z occupy the water column and surface like algae. During the passage of waves, they transform the kinetic energy of the laminar flow into a turbulent flow of unsteady weak currents in the zone of critical depths of the coastal zone of the sea. These weak translational wave oscillations, in turn, drag the sandy material from the bottom to the coast 1 and gradually build it up. The device calms incoming waves, interrupts the rhythm and intensity of storm waves and, thus, minimizes their negative impact on the coastal zone. At the same time, on the one hand, the mutual penetration and quenching of the turbulent water flow is carried out, on the other hand, the wave energy is transferred to the flexible medium of the vertical racks 3. When the wave hits the fixed foundations 2, placed at a slight depth along the coast 1 in a checkerboard pattern, it affects on the vertical racks 3, deviating them from the vertical position. When bending-unfolding vertical racks 3, piezo crystals (not shown), placed inside, generate an electric current. Vertical struts 3, equipped with flexible wave stabilizers (not marked) with positive buoyancy, made in the form of flexible rubberized carbon fiber rods, are moved in such a way that they trace the contours of the waves without significant indentation or exposure relative to the wave surface. Return to the original position is carried out by the restoring force of the return waves. Placement of fixed foundations 2 at a shallow depth along the coast 1 in a staggered manner increases the area of use of wave energy, creates additional flow turbulence. Vertical racks C are fixed on fixed foundations 2 and equipped with flexible breakwaters with positive buoyancy, and are installed throughout the water column in a staggered manner with a given interval and covered with a material that creates a favorable environment for their inhabitation by marine organisms. Due to the moderate movement of the zone of brightness and shadow from the vertical racks Z, the conditions for the growth of algae are ensured and the amount of habitat for marine organisms increases and the surrounding marine environment improves. This creates favorable conditions for the overgrowth of vertical racks with macrophytes, mussels and other molluscs, which are biological filters of water pollution.

Екологічний електрогенеруючий пристрій захисту узбережкя виконує одночасно функцію генератора електричного струму, водопроникного хвилерізу та місця існування морських організмів. Далі процес повторюється.The ecological power generating device for protecting the coast simultaneously functions as an electric current generator, a water-permeable breakwater, and a habitat for marine organisms. Then the process is repeated.

Claims

USEFUL MODEL FORMULA

Ecological power generating device for coastal protection, containing fixed foundations,

vertical racks with converters of the energy of wave oscillations into electrical energy, which is characterized by the fact that the fixed foundations are placed at a slight depth along the coast, and the vertical racks are fixed on them and equipped with flexible wave stabilizers Zo with positive buoyancy, and are installed throughout the water column in a staggered order with at a given interval, which are made in the form of flexible elements from rubberized carbon fiber rods,

covered with a material that creates a favorable environment for their inhabitation by marine organisms, with piezo crystals inside, which, under the action of waves, generate an electric current.

tb SHI manual g u. also WHETHER more often