UA64264A - Wave power plant - Google Patents

Wave power plant Download PDF

Info

Publication number
UA64264A
UA64264A UA2003043621A UA2003043621A UA64264A UA 64264 A UA64264 A UA 64264A UA 2003043621 A UA2003043621 A UA 2003043621A UA 2003043621 A UA2003043621 A UA 2003043621A UA 64264 A UA64264 A UA 64264A
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
air
base
liquid
shell
piston
Prior art date
Application number
UA2003043621A
Other languages
Ukrainian (uk)
Inventor
Volodymyr Volodymyrovy Drosdov
Original Assignee
Volodymyr Volodymyrovy Drosdov
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 Volodymyr Volodymyrovy Drosdov filed Critical Volodymyr Volodymyrovy Drosdov
Priority to UA2003043621A priority Critical patent/UA64264A/en
Publication of UA64264A publication Critical patent/UA64264A/en

Links

Landscapes

  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Abstract

A wave power plant comprises a set of immersed into the water separated in space same units connected to each other by a main air duct. A separate unit comprises a fixed with respect to the bottom base, it is arranged as a vertical, closed from beneath hollow cylinder, placed in the base vessels with air, with adjoined to those at the outside chamber with a turbine, generator, control block and with a covering the base from above and able to move in vertical direction air shell. As an air shell there is used a not deformed at constant level of liquid, occupying the position of stable equilibrium under forces of air pressure balancing the weight of the air shell itself and the mass of liquid over it, structure.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід належить до енергетичного машинобудування і може бути використай з метою перетворення 2 хвильової енергії.The invention belongs to power engineering and can be used for the purpose of converting 2 wave energy.

Хвильова енергетична установка складається з сукупності занурених у воду однотипних пристроїв, з'єднаних поміж собою повітроводом. Окремий пристрій зображено на фіг.1. Він складається з нерухомої відносно дна основи (1), зробленої у вигляді вертикального, закритого знизу порожнього циліндра, що спирається на занурену нижнім кінцем у грунт трубу-палю (5) та здібної переміщуватись вертикально, накриваючу основу зверху, 70 повітряної оболонки ("оболонка"), яка складається з випуклої поверхні (2) та двох коаксіальних порожніх циліндрів (6 та 7). Розміри цих циліндрів підібрали так, що менший (6) знаходиться усередині і розміщується у заповненому рідиною кільцевому зазорі (8) між стінкою та ємкостями з повітрям (9 та 10), а більший (7) зовні циліндра основи.A wave energy installation consists of a set of devices of the same type immersed in water, connected to each other by an air duct. A separate device is shown in Fig. 1. It consists of a fixed relative to the bottom of the base (1), made in the form of a vertical, closed bottom hollow cylinder, resting on a pipe-pile (5) immersed in the ground with its lower end and capable of moving vertically, covering the base from above, 70 air envelope ("sheath "), which consists of a convex surface (2) and two coaxial hollow cylinders (6 and 7). The dimensions of these cylinders are chosen so that the smaller one (6) is inside and placed in the liquid-filled annular gap (8) between the wall and the air containers (9 and 10), and the larger one (7) is outside the base cylinder.

Таким чином повітряна оболонка складається з двох розділених шаром рідини (8) частин: це простір 12 усередині циліндра (6) з приєднаними до його у конкретну робочу мить ємкостями основи ("робоча камера") та простір поміж циліндрами (6 та 7), обмежений знизу елементами основи та водною поверхнею (11) ("оболонка 1.Thus, the air envelope consists of two parts separated by a layer of liquid (8): this is the space 12 inside the cylinder (6) with the capacity of the base attached to it at a specific working moment ("working chamber") and the space between the cylinders (6 and 7), limited from below by base elements and water surface (11) ("shell 1.

Робоча камера через виступаючу над водою трубу (3) та клапан (4) з'єднана з атмосферою.The working chamber is connected to the atmosphere through a pipe (3) protruding above the water and a valve (4).

Розміщені в основі ємкості з повітрям застосовуються по-різному та відрізняються конструктивно. Одні являють собою звичайні резервуари (9), котрі через клапан (12) можуть бути приєднані до робочої камери (ємкість 1"), інші (ємкість 2") мають форму стакана (10), усередині котрого розмішується поршень (13), з'єднаний через шток (14) з зануреною у заповнюючу нижню частину стакана рідину (15) порожню кулю (16).Air tanks placed in the base are used in different ways and differ in design. Some of them are ordinary tanks (9), which through a valve (12) can be connected to the working chamber (capacity 1"), others (capacity 2") have the shape of a glass (10), inside which a piston (13) is stirred, with connected through a rod (14) with an empty ball (16) immersed in the liquid (15) filling the lower part of the glass.

Об'єм кулі обраний так, щоб діюча на його з боку рідини виштовхуюча сила зрівноважувала вагу поршня, штока та самої кулі. У верхньої частині стакана розташований упор (17), котрий обмежує переміщення поршня.The volume of the sphere is chosen so that the pushing force acting on it from the side of the liquid balances the weight of the piston, the rod and the sphere itself. In the upper part of the cup there is a stop (17), which limits the movement of the piston.

Ця конструкція працює таким чином: оскільки для того, щоб поршень перебував у спокої необхідна рівновага « тиску повітря зовні та усередині ємкості, то при зміні тиску у робочої камері поршень буде рухатись таким чином, щоб ця рівність відновлювалась. Так у випадку зменшення тиску поршень буде підніматися до тих пір, поки не торкнеться пружкої прокладки (18), котра розміщена по периметру обмежника (17) і служить як амортизатором так і забезпечує герметичність з'єднання. МThis design works as follows: since in order for the piston to be at rest, the balance of air pressure outside and inside the container is necessary, then when the pressure in the working chamber changes, the piston will move in such a way that this equality is restored. Thus, in the case of a decrease in pressure, the piston will rise until it touches the spring gasket (18), which is placed around the perimeter of the limiter (17) and serves as a shock absorber and ensures the tightness of the connection. M

Точна корекція об'єму робочої камери здійснюється так: по штоку (19) розташованому по осі труби-пали (5) Ге) та прикріпленому до неї кінцями, переміщується поршень (20) з умонтованими у його клапаном (21) та фіксуючим пристроєм (22). У випадку, коли потрібно зменшити об'єм робочої камери: клапан (21) закрити, сч фіксуючий пристрій (22) відключити і у підпоршневий простір ("ємкість 3") нагнічується повітря з робочої «І камери; збільшити: клапан (21) відкрити, пристрій (22) відключити і поршень під дією власної ваги 3о опускається. Коли поршень займає потрібне положення клапан (21) закрити, фіксуючий пристрій (22) відключити. ее,The exact correction of the volume of the working chamber is carried out as follows: the piston (20) with the valve (21) and the locking device (22) mounted in it is moved along the rod (19) located along the axis of the pipe-pile (5) Ge) and attached to it by the ends ). In the case when it is necessary to reduce the volume of the working chamber: close the valve (21), disconnect the locking device (22) and air from the working "I chamber" is compressed into the sub-piston space ("capacity 3"); to increase: open the valve (21), turn off the device (22) and the piston, under the action of its own weight, descends 3o. When the piston occupies the required position, close the valve (21), disconnect the locking device (22). eh

Об'єм, котрий займає повітря у ємкостях (9 та 10), регулюється перекачуванням рідини (15, 23) у спеціальний резервуар (не показано); не показані так само насоси, запираючі пристрої, труби за допомогою котрих здійснюється корегування параметрів (об'єм та тиск повітря). « "Оболонка 1" з'єднана через повітропровід (24), камеру (25), у котрій знаходяться турбіна (26), генератор З 50 (27), блок управління (не показано), повітропровід (28) з магістральним повітропроводом (29, фіг.2). с Повітропровід (28) з'єднаний трубою (30) з камерою (31) ("компенсатор"), у вигляді розташованого на певній з» глибині, відчиненого знизу, частково заповненого повітрям стакана. Призначення компенсатора отаке: при зміні рівня води (приплив) передбачено (опис далі) відповідне переміщення оболонки; якщо площа січення компенсатора дорівнює площі січення непокритих водою елементів основи усередині "оболонки 1", то тиск повітря у "оболонки 1" не змінюється. б Під водою поміж циліндра (7) оболонки та стінкою основи (1) розташований екран (32) (прикріплений до «» основи). Він призначений для того, щоб зменшити зміну рівня води (11) при коливаннях оболонки.The volume occupied by the air in the tanks (9 and 10) is regulated by pumping the liquid (15, 23) into a special tank (not shown); pumps, locking devices, pipes, which are used to adjust parameters (air volume and pressure), are also not shown. "Shell 1" is connected through an air duct (24), a chamber (25), in which there are a turbine (26), a C 50 generator (27), a control unit (not shown), an air duct (28) with a main air duct (29) , fig. 2). c The air duct (28) is connected by a pipe (30) to the chamber (31) ("compensator"), in the form of a cup located at a certain depth, open from below, partially filled with air. The purpose of the compensator is as follows: when the water level (tide) changes, a corresponding movement of the shell is provided (described below); if the cross-sectional area of the compensator is equal to the cross-sectional area of the base elements not covered by water inside "shell 1", then the air pressure in "shell 1" does not change. b Under water between the cylinder (7) of the shell and the wall of the base (1) there is a screen (32) (attached to the "" of the base). It is designed to reduce the change in the water level (11) during shell oscillations.

Знизу основи розташовано баласт (33) таким чином, щоб зрівноважити виштовхуючу силу з боку води та ді компенсувати несиметричний розподіл маси складаючих основу частин.A ballast (33) is located below the base in such a way as to balance the pushing force from the water side and to compensate for the asymmetric distribution of the mass of the parts making up the base.

Ге»! 20 По периметру бокової поверхні циліндра основи (верх) розташовані роликові амортизатори (34), блокуючи горизонтальні переміщення оболонки.Gee! 20 Along the perimeter of the side surface of the base cylinder (top), roller shock absorbers (34) are located, blocking horizontal movements of the shell.

Т» Для поліпшення перетворення енергії частина "оболонки 1" (верх) поверхнею (35) відокремлена від основного об'єму (може бути приєднана до робочої камери).T» To improve energy conversion, the part of "shell 1" (top) is separated from the main volume by the surface (35) (it can be connected to the working chamber).

У подальших розрахунках припускається, що тиск у магістральному повітропроводі (29) практично не 25 змінюється при коливаннях оболонки. Це допущення робиться на основі наступних міркувань: звичайно у морі в. спостерігаються нерегулярні хвилі з перемінними частотою, напрямком та амплітудою (|1, С.308) і для великої кількості (декілька десятків) рознесених у просторі однотипних пристроїв виконується умова, коли вплив одного пристрою компенсується дією іншого, який коливається у протифазі, а досить великий діаметр повітропроводу дозволить швидко перерозподілити масу повітря. Коли відсутні навантаження (турбіна не заважає руху повітря) 60 припущення поширюється на "оболонку 1", яка з'єднана з магістральним повітропроводом.In further calculations, it is assumed that the pressure in the main air duct (29) practically does not change during shell oscillations. This assumption is made on the basis of the following considerations: of course in the sea in irregular waves with variable frequency, direction and amplitude are observed (|1, P.308) and for a large number (several dozen) of the same type of devices scattered in space, the condition is met when the effect of one device is compensated by the effect of another, which oscillates in antiphase, and a sufficiently large the diameter of the air duct will allow to quickly redistribute the mass of air. When there are no loads (the turbine does not interfere with the air movement) 60 the assumption applies to "sheath 1" which is connected to the main duct.

Таким чином реакція оболонки на зовнішні зміни визначається Ра(х).In this way, the response of the shell to external changes is determined by Pa(x).

Х - положення оболонки по відношенню до точки рівноваги (позитивно при відхиленні оболонки угору);X - the position of the shell in relation to the equilibrium point (positive when the shell is deflected upwards);

Расо - реальна залежність тиску у робочій камері від Х;Raso - the real dependence of the pressure in the working chamber on X;

Рв(х) - розрахункова залежність тиску у робочої камері від Х; бо Су - площа січення меншого циліндра (6) оболонки;Pv(x) - calculated dependence of the pressure in the working chamber on X; because Su is the cross-sectional area of the smaller cylinder (6) of the shell;

С» - площа січення більшого циліндра (7) оболонки;C» - cross-sectional area of the larger cylinder (7) of the shell;

Виконання умови, щоб залежність Ра(х), по можливості, збігалася з Рд(х) досягається наступним чином.Fulfillment of the condition that the dependence of Ра(х), if possible, coincides with Рд(х) is achieved as follows.

Припустимо, що оболонка зміщується угору (Х позитивно та зростає), тобто об'єм робочої камери зростає, аSuppose that the shell moves up (X is positive and increases), that is, the volume of the working chamber increases, and

Тиск повітря зменшується. Виберемо три точки Х!, Х2, ХЗ (Х1І менше Х2, Х2 менше ХЗ3). Цим точкам відповідають три значення тиску Р д(х1), Рв(х2), Рв(х3). На підставі дослідних даних (результати модельних випробувань; це стосується і значень Т1, Т2, ТЗ) находимо У1 - такий об'єм повітря, для котрого виконується перехід з стану М1, Рв(х1), Т1 у стан М1-С4(Х2-Х1), Рв(х2), 12. Аналогічно находимо М2 (перехід із стану М2,Air pressure decreases. Let's choose three points X!, X2, XZ (X1I is less than X2, X2 is less than XZ3). These points correspond to three pressure values P d(x1), Pv(x2), Pv(x3). On the basis of experimental data (results of model tests; this also applies to the values of T1, T2, ТЗ), we find U1 - such a volume of air for which the transition from the state M1, Pv(х1), T1 to the state M1-C4(Х2- X1), Pv(x2), 12. Similarly, we find M2 (transition from state M2,

Рвіх2), Т2 у стан М2нС(Х3-Х2), Рв(х3), Т3). Щоб з'єднати ці два відрізка, необхідно в Х2 змінити об'єм 70 робочої камери на ли емісії -Х11- м (1)Pvih2), T2 to the state M2nS(X3-X2), Pv(x3), T3). To connect these two segments, it is necessary to change the volume 70 of the working chamber in X2 to the emission line -X11- m (1)

Це досягається використанням елемента "ємкість 2", якщо точкою торкання обмежника (17) буде Х2, а об'єм ємкості у момент торкання дорівнює 4 (припускається, що при русі поршня до обмежника температура у ємкості змінюється аналогічно зміні температури у робочій камері).This is achieved by using the element "capacity 2", if the point of contact with the limiter (17) is X2, and the volume of the capacity at the moment of contact is equal to 4 (it is assumed that when the piston moves to the limiter, the temperature in the capacity changes similarly to the temperature change in the working chamber).

Розділяючи діапазон змін величини Х на необхідну кількість відрізків та використовуючи відповідну кількість елементів "ємкість 2" можливо відтворити залежність Рв(х) (у рамках можливості запропонованого способу). Покажемо це на конкретному прикладі.By dividing the range of changes in the value of X into the required number of segments and using the corresponding number of "capacitance 2" elements, it is possible to reproduce the dependence of Pv(x) (within the possibility of the proposed method). Let's show it on a concrete example.

Припустимо, що при відхиленні оболонки від положення рівноваги виконується умоваAssume that the condition is fulfilled when the shell deviates from the equilibrium position

Ера кох (2) - ниEra koh (2) - us

К - заданий коефіцієнт;K is a given coefficient;

Е;- сила, яка повертає оболонку у стан рівноваги; г2- сила ваги шару води над оболонкою;E; - the force that returns the shell to a state of equilibrium; d2 - the force of the weight of the water layer above the shell;

Ро- тиск у робочій камері в стані рівноваги; в - густина води; «Ro- pressure in the working chamber in a state of equilibrium; c - water density; "

Я - прискорення сили ваги; де - зміна Рг при відхиленні оболонки на Х (оболонка повністю занурена); да в Сесхсдоо (З) «ЇI - the acceleration of the force of gravity; where is the change in Pg when the shell is deflected to X (the shell is completely submerged); and in Seskhsdoo (Z) "Y

Зовнішні зміни компенсуються змінами тиску у робочій камері і повинне виконуватись співвідношення (Те) рах) Сі КО АК А Сосрод АХ (4) сч після інтегруванняExternal changes are compensated by pressure changes in the working chamber and the ratio (Te) рах) Si KO AK A Sosrod AH (4) sch must be fulfilled after integration

Кк, в) чKk, c) h

Рвіх)- Рр-х (2 вд с, с, (Се)Rvih)- Рр-х (2 vd s, s, (Se)

Нехай С.-140м2, Со-180м2, Ро-109н/м2, Х змінюється у діапазоні від мінус півтораметра до плюс півтораметра. Поділимо діапазон Х на п'ять рівних відрізків. Х; - значення величини Х для граничних точек; і - номер точки (зверху униз); «Let S.-140m2, Co-180m2, Ro-109n/m2, X varies in the range from minus one and a half meters to plus one and a half meters. Let's divide the X range into five equal segments. X; - the value of X for the limit points; and - point number (from top to bottom); "

Рв(хі) - значення функції (5) у точці Х; при відповідному К; -Pv(xi) - value of function (5) at point X; with the corresponding K; -

Припустимо, що процес стиснення-розширення повітря у робочій камері у результаті відхилення оболонки с можливо вважати адіабатичним, тобто вважаємо :з» ром - сопвй (6)Let us assume that the process of compression-expansion of air in the working chamber as a result of the deflection of the shell c can be considered adiabatic, that is, we consider: с» rom - sopvy (6)

Для кожного відрізку знаходимо У; з рівнянняFor each segment we find U; from Eq

СКК ві - МС Об - ХО Рв ос 3 ві (7SKK vi - MS Ob - HO Rv os 3 vi (7

Ме. м- об'єм робочої камери в точці Х, після виключення елемента "ємкість2"; - 4;- і емпірична поправка; ко дм - об'єм і елемента "ємкість 2" у точці торкання Х;;Me. m - the volume of the working chamber at point X, after excluding the "capacity2" element; - 4;- and empirical correction; ko dm - volume and element "capacity 2" at the point of contact X;;

Ге») 20 йма - об'єм і елемента "ємкість 2" в умовах рівноваги; ї» м, - об'єм робочої камери в умовах рівноваги;Ge») 20 ym - the volume of the "capacity 2" element under equilibrium conditions; i» m, - the volume of the working chamber under equilibrium conditions;

Аме Ма сх; хін М (8) 14 (9)Ame Ma sh; Hin M (8) 14 (9)

Бо міо » Во та (10 ще у) 79 а 32-33Bo mio » Vo and (10 more in) 79 a 32-33

Во 6о У таблиці 1 подані результати обчислень; на фіг.3 показана залежність:Table 1 shows the results of calculations; Fig. 3 shows the dependence:

А. Род -(1-0257 ХО нІМA. Rod -(1-0257 HO nIM

В. ії відтворення (складається з п'яти відрізків):B. of playback (consists of five segments):

Рвіх; вод р хкихах; б5 пк -хоїи мRvikh; water r hkikhah; b5 pk -hoii m

Дамо пояснення поданих результатов. В рамках обмовлених припущень залежність Р.їх) добре відтворюєWe will give an explanation of the presented results. Within the framework of the mentioned assumptions, the dependence of R. them) reproduces well

Рв(хі - Пристрій має мати чотири елемента "ємкість 2" з такими характеристиками (у точці рівноваги температура навколишнього середовища): перший: об'єм 167,2мУ(точка рівноваги); 201,8мУ(точка торкання); другий: відповідно 190,7м7 та 201,9м3; третій: у стані рівноваги поршень притиснутий до обмежника, об'єм ємкості 202,2м3, тиск 177 пні; четвертий: поршень притиснутий до обмежника, об'єм ємкості 201,2 м", тиск 41293 1п0бніМй 'Рв(хи - The device must have four "capacitance 2" elements with the following characteristics (at the equilibrium point, the ambient temperature): first: volume 167.2mU (equilibrium point); 201.8mU (touch point); second: respectively 190 ,7m7 and 201.9m3; the third: in the state of equilibrium, the piston is pressed against the limiter, the volume of the container is 202.2m3, the pressure is 177 pni; the fourth: the piston is pressed against the limiter, the volume of the container is 201.2m", the pressure is 41293 1p0bniMy '

Об'єм робочої камери у точці рівноваги 765,6м3;The volume of the working chamber at the equilibrium point is 765.6 m3;

Для того, щоб перевести пристрій урежим з Кк 05: Сас дя (0,333 Со дод) необхідно: перший: накачати 8,6м7 (11,9мУ) повітря; /5 другий: накачати 2,2м (3,4м3) повітря; третій: понизити тиск повітря до 1п58 109 йо 1073 ; четвертий: понизити тиск повітря до 4174. 1073 4154. 1073In order to transfer the device to the device from Kk 05: Sas dya (0.333 So add), it is necessary: first: pump 8.6m7 (11.9mU) of air; /5 second: pump 2.2m (3.4m3) of air; the third: lower the air pressure to 1p58 109 and 1073; fourth: lower the air pressure to 4174. 1073 4154. 1073

Збільшити об'єм робочої камери до 1018,2м3 (1144 4м3), тобто приєднати до неї елементи "ємкість 1" р. об'ємом 252,6м? (378,8м).To increase the volume of the working chamber to 1018.2 m3 (1144 4 m3), that is, to attach to it elements "capacity 1" with a volume of 252.6 m? (378.8m).

У випадку, коли у робочій камері у точці рівноваги тиск дорівнює атмосферному, виконується умова:In the case when the pressure in the working chamber at the equilibrium point is equal to the atmospheric pressure, the condition is fulfilled:

Раз (Са СТУ РІ Рагм.) 011)Raz (Sa STU RI Ragm.) 011)

Рз - вага оболонки;Rz - shell weight;

Р;- тиск у "оболонці 1" у стані рівноваги; -P; - pressure in "shell 1" in a state of equilibrium; -

Ратм. - атмосферний тиск; «Rathm. - atmospheric pressure; "

Величина гз залежна від багатьох параметрів: застосовуваного матеріалу, форми, вимогами міцності (пристрій може використовуватись при значних хвилюваннях, чи консервується вже при невеликому штормі), урахування експлуатаційних особливостей/ так нижня частина циліндричної поверхні (6) може бути полегшена З тому, що основні навантаження приймають роликові амортизатори (34), котрі розташовані угорі; це необхідно (Те) зробити і тому, щоб зменшити втрати пов'язані з витісненням рідини при русі цього циліндру.The value of gz depends on many parameters: the used material, shape, strength requirements (the device can be used in case of significant disturbances, or can be preserved even in a small storm), taking into account operational features/ so the lower part of the cylindrical surface (6) can be lightened Because the main the load is taken by roller shock absorbers (34), which are located at the top; it is necessary to do this in order to reduce the losses associated with the displacement of liquid during the movement of this cylinder.

Р,.обраховується з формули (11). с ві- К (12) «P, is calculated from formula (11). with vi- K (12) «

Му Мо -М3 (Се) му - маса оболонки;Mu Mo -M3 (Se) mu - shell mass;

М. - маса води над оболонкою;M. - mass of water above the shell;

Ма - приєднана маса; « «є - власна частота коливальної системи; З с При зміні середнього рівня рідини положення пристрою можливо корегувати. Для цього при зростанні "» (зменшенні) рівня потрібно збільшити (зменшити) об'єм "ємкості З" на, йа Су, компенсував зміну маси повітря у п робочої камері через клапан (4) із атмосфери таким чином, щоб вона (маса) не змінилася. ха - зміна середнього рівня рідини. о У випадку великого шторму оболонку можна опустити на основу та закріпити. Для цього до робочої камери приєднують усі елементи "ємкість 1", відкривають клапан (4) та повільно занурюють оболонку; на визначеній ве глибині клапан (4) закривають, елементи "ємкість 1" від'єднують і повітря із робочої камери перекачують у з "ємкість 1" до досягнення потрібної глибини занурення. При підніманні - приєднують елементи "ємкість 1" до робочої камери, після первісного спливання докачують недостатнє повітря через клапан (4) з атмосфери. б» Найближчим аналогом запропонованої установки служить установлена на дні пневмооболонка (2, С.138),Ma - attached mass; ""is - the natural frequency of the oscillating system; With a change in the average liquid level, the position of the device can be adjusted. For this, when the level increases (decrease) it is necessary to increase (decrease) the volume of "tank Z" by, ya Su, to compensate for the change in air mass in n working chamber through valve (4) from the atmosphere so that it (mass) has not changed. ha - change in the average liquid level. o In case of a big storm, the shell can be lowered onto the base and fixed. For this, all the elements of "capacity 1" are attached to the working chamber, the valve (4) is opened and the shell is slowly immersed; at the specified depth valve (4) is closed, the elements of "capacity 1" are disconnected and air is pumped from the working chamber into "capacity 1" until the required depth of immersion is reached. When lifting, the elements of "capacity 1" are connected to the working chamber, after the initial ascent, insufficient air is pumped in air through the valve (4) from the atmosphere. b" The closest analogue of the proposed installation is the pneumoshell installed at the bottom (2, P.138),

Т» але цей пристрій не вважається перспективним і тому доцільно провести порівняння з найбільш ефективним, наприклад, "качка" Солтера |1, С.314). Для Атлантичного океана найбільш характерні (по концентрації енергії хвилі з періодом 8 313 сек. (1, С.309-311). Для "качки" Солтера у цьому діапазоні спостерігається зниження ов ефективності (1, С.314). Це пояснюється тим, що поверхневі перетворювачі мають амплітуду коливань сумірну з амплітудою хвилювання. Для запропонованого пристрою (співвідношення 12 та 2) настройка на меншуT», but this device is not considered promising, and therefore it is advisable to compare it with the most effective, for example, Salter's "duck" (1, p. 314). For the Atlantic Ocean, waves with a period of 8,313 seconds (1, p.309-311) are the most characteristic (in terms of energy concentration). For Salter's "duck" in this range, a decrease in efficiency is observed (1, p.314). This is explained by the fact that that the surface transducers have an oscillation amplitude commensurate with the excitation amplitude.For the proposed device (ratio 12 to 2) the setting to a smaller

Р потребує меншого К, тобто для однакового зусилля (амплітуда хвилювання) потрібно більше відхилення, щоб його зрівноважити: оболонка "устигає" за більший інтервал часу опуститися (та спливти) на більшу глибину. Це збільшення амплітуди коливання, а також більш мала швидкість руху оболонки (втрати на тертя) дозволяє бо пристрою бути ефективним у даному діапазоні частот.P needs a smaller K, that is, for the same effort (amplitude of disturbance), a greater deviation is needed to balance it: the shell "has time" to descend (and float) to a greater depth in a longer time interval. This increase in the amplitude of oscillation, as well as a lower speed of movement of the shell (friction losses), allows the device to be effective in this frequency range.

Подамо числові оцінки. Для оболонки у формі кульового сегмента (Н-бм, К-8,2Зм), котрий у верхній точці торкається водної поверхні Р» - 3,884 обно Мо - 3963107 кг (при р-4103.10бкглМ о Со - 1802 ). Оцінив 1- 2We will provide numerical estimates. For a shell in the form of a spherical segment (H-bm, K-8.2Zm), which touches the water surface at its upper point, P» - 3.884 obno Mo - 3963107 kg (at p-4103.10 bkglM o So - 1802 ). Rated 1-2

Ез 5 ж 4,8. 10б ном ех 0731. 10бкг) При Є -140м", р - 215 10 німе «ІЗ (17). 65 Допустимо, що при русі Мі Мо Ма т 14 пе кг /ма більше у два рази м, хмМ»;/, тоді для є - 0,698 сек. К - 0,582.102 кг/ сек? (12).Eze 5 and 4,8. 10b nom ex 0731. 10bkg) At E -140m", r - 215 10 mute "IZ (17). 65 Let's assume that during movement Mi Mo Ma t 14 pe kg /ma more than twice m, hmM";/, then for is - 0.698 sec K - 0.582.102 kg/sec? (12).

Із співвідношення (2), приняв Р; АС да (А - амплітуда хвилі) маємоїх 18 ло соваFrom relation (2), he accepted P; AC and (A is the amplitude of the wave) we have 18 lo sov

А о овВалоВ тобто, навіть при несприятливих оцінках маємо добрий результат (відхилення оболонки у два рази перевищує амплітуду хвилі).And about ovals, that is, even with unfavorable estimates, we have a good result (the deviation of the envelope is twice the amplitude of the wave).

Крім очікуваної високої ефективності, елемент установки обладає такими перевагами: 1. Практично занурений у воду (зменшено вплив вітру та хвиль). 2. Є точковим (не залежить від напрямку хвилі). 3. Традиційне перетворення енергії (повітряна турбіна розміщується у нерухомій захищеній основі). 4. Відносно просто та зручно виготовити (конструкцію можна виготовити із традиційних матеріалів (сталь, бетон) на верфі та відбуксирувати на місце експлуатації). 5. Відносно просто консервувати (у випадку великого шторму оболонку можна опустити на основу та закріпити). 6. Є концентратором енергії (хвиля діє на усю площу (Си 5) оболонки, а стиснення "робочого газу" відбувається у частині (С2о-С.) оболонки, тому "відклик" на зовнішню зміну тиску у Со(Со-С. більший).In addition to the expected high efficiency, the installation element has the following advantages: 1. Practically submerged in water (reduced effect of wind and waves). 2. It is point (does not depend on the direction of the wave). 3. Traditional energy conversion (the wind turbine is placed in a fixed, protected base). 4. It is relatively simple and convenient to manufacture (the structure can be manufactured from traditional materials (steel, concrete) at the shipyard and towed to the place of operation). 5. Relatively easy to preserve (in case of a big storm, the shell can be lowered onto the base and fixed). 6. It is an energy concentrator (the wave acts on the entire area of the (Cy5) shell, and the compression of the "working gas" occurs in the (C2o-C.) part of the shell, therefore the "response" to the external pressure change in Co(Co-C.) is greater ).

На фіг.1 показан окремий елемент хвильової енергетичної установки, подовжній розріз;Fig. 1 shows a separate element of the wave energy installation, a longitudinal section;

На фіг.2 показана уся енергетична установка, вид зверху;Fig. 2 shows the entire power plant, top view;

У таблиці 1 приводяться дані розрахунків конкретного приклада відображення теоретичної залежності Р д(х) залежністю Ра(х) (зміна тиску у робочій камері);Table 1 shows the calculation data of a specific example of the display of the theoretical dependence of Pd(x) by the dependence of Pa(x) (pressure change in the working chamber);

На фіг.З графічно показано: А. теоретична залежність Рв/(х);Figure 3 graphically shows: A. theoretical dependence Pv/(x);

В. фактична (передбачувана) залежність Ра(х).B. the actual (predicted) dependence of Ра(х).

Оцінка січення повітропроводу робилася по формулі (1, С.3791 « 2 (13)The air duct cross-section was estimated according to the formula (1, P.3791 « 2 (13)

РЕ-Р- ВЕ. в.Тот (ха - Хр. М. о т - константа 3,14; - -масовий розхід; « т ;- коефіцієнт опору; і-йRE-R- VE. v.Tot (ha - Hr. M. o t - constant 3.14; - - mass flow rate; « t ; - coefficient of resistance; i-th

ЕК - універсальна газова стала; Ге т - абсолютна температура; м - грам-молекулярна маса/1000 ; З 0 - діаметр повітропроводу; (Се)EC - universal gas table; Het - absolute temperature; m - gram molecular weight/1000; With 0 - the diameter of the air duct; (Se)

Рі,Р» - тиск повітря у точках Ху та Хо відповідно;Ri,R" - air pressure at points Hu and Ho, respectively;

ХХ» - відстань між точками Х. та Хо;ХХ" - the distance between points X. and Xo;

Розрахунки показують, що реально достатньо застосовувати труби діаметром побіля 1,5м. «Calculations show that it is really enough to use pipes with a diameter of about 1.5 m. "

Оцінка втрат на тертя, пов'язаних з коливаннями оболонки робилась по формулі |З, стор.123)|: з с М- бе? ввіFrictional losses associated with shell vibrations were estimated using the formula |З, p.123)|: с с М- бе? in

Із» в - густина води; п" - в'язкість води; з - площа поверхні, яка рухається; є. частота коливання оболонки; б А - амплітуда коливання оболонки; «» М - середня потужність втрат на тертя;Iz" in - density of water; n" - viscosity of water; c - area of the moving surface; е. frequency of oscillation of the shell; b A - amplitude of oscillation of the shell; "" M - average power of friction losses;

Розрахунки показують, що втрати на тертя незначні ; ді У розрахунках (табл. 1) припускається, що у елементах "емкість 2" при русі поршня не допускаєтьсяCalculations show that frictional losses are negligible; di In the calculations (Table 1), it is assumed that in the elements "capacity 2" during the movement of the piston is not allowed

Ге») 20 перетікання повітря з підпоршневого простору у робочу камеру, але пристрій працездатний і у режиміGe") 20 air flow from the sub-piston space into the working chamber, but the device is operable in the mode

Ім (підбираються значення М, коли таке перетікання можливо, якщо воно відбувається повільно та виявляється оборотним (положення рівноваги поршня не змінюється). У нашому випадку це здійснимо, тому що різниця тисків у робочій камері та у підпоршневому просторі при русі поршня невелика та знакозмінна, а коли вона (різниця) ов дорівнює нулю, поршень займає певне стійке положення (зміщення поршня приводить до зміни глибини занурення штока у рідину (15), тобто змінюється виштовхуюча сила, діюча з боку рідини на системуIm (the value of M is selected when such overflow is possible, if it occurs slowly and is reversible (the equilibrium position of the piston does not change). In our case, this can be done because the pressure difference in the working chamber and in the sub-piston space during the movement of the piston is small and changes in sign, and when it (difference) ov is zero, the piston occupies a certain stable position (displacement of the piston leads to a change in the depth of immersion of the rod in the liquid (15), i.e., the pushing force acting on the system from the side of the liquid changes

Р» поршень-шток-куля, рівновага порушується, а результуюча сила направлена так, щоб повернути систему до стану рівноваги); для переміщення поршня у нове положення рівноваги необхідно перекачати частину рідини з резервуару (розміщується на поршні; на фіг.1 не показано), змінив тим самим вагу системи поршень-шток-куля. во Усередині основи (1) можливо застосовувати рідину з більш підходящими параметрами (густина, в'язкість, впливом на мікроорганізми), наприклад: концентрований розчин солі.P" piston-rod-ball, the equilibrium is disturbed, and the resulting force is directed so as to return the system to a state of equilibrium); to move the piston to a new equilibrium position, it is necessary to pump part of the liquid from the reservoir (placed on the piston; not shown in Fig. 1), thereby changing the weight of the piston-rod-ball system. Inside the base (1) it is possible to use a liquid with more suitable parameters (density, viscosity, effect on microorganisms), for example: a concentrated salt solution.

Показано, що "компенсатор" (31) створюється для кожного елемента (це робить працю кожного елемента більш незалежною: відключення кількох елементів суттєво не відбувається на праці установки), але економічно зробити загальний "компенсатор". 65 Корпус оболонки можна теплоізолювати, щоб процес стиснення повітря при коливаннях менш залежав від середовища.It is shown that the "compensator" (31) is created for each element (this makes the work of each element more independent: the disconnection of several elements does not significantly affect the work of the installation), but it is economical to make a general "compensator". 65 The housing of the shell can be thermally insulated so that the process of air compression during oscillations is less dependent on the environment.

Реальна залежність Ру(х) повинна зважати на таки фактори, як, що оболонка виступає над поверхнею води при зміщенні уверх від положення рівноваги; що сума М»о-М» - змінна величина; що треба погоджувати Ру(х) з кривою зміни тиску у "оболонці" при перетворенні енергії і так далі. Тому, доцільно, закладати у управляючу програму дослідні дані (одержані при модельних випробуваннях).The real dependence of Ru(x) should take into account such factors as the fact that the shell protrudes above the surface of the water when it is displaced upward from the equilibrium position; that the sum M»o-M» is a variable value; that it is necessary to reconcile Ru(x) with the curve of pressure change in the "shell" during energy conversion, and so on. Therefore, it is advisable to include experimental data (obtained during model tests) in the control program.

Хвильова енергетична установка працює таким чином (на прикладі одного пристрою): при коливаннях повітряної оболонки окремого елемента (оболонка уперед налагоджена на таку власну частоту коливань, при котрої її рух буде оптимальний для даного хвилювання) відбувається стиснення (розширення) повітря у "оболонці" і при його видавлюванні через турбіну у магістральний повітропровід здійснюється перетворення /о енергії.The wave energy installation works as follows (on the example of one device): when the air shell of a separate element vibrates (the shell is pre-tuned to such a natural frequency of oscillations, at which its movement will be optimal for the given wave) compression (expansion) of the air in the "shell" occurs and when it is squeezed through the turbine into the main air duct, /o energy is converted.

Література: 1. Дж. Твайделл, Узйр А. Возобновляемьсе источники знергии. Пер. с англ. М.: Знергоатомиздат. 1990. -References: 1. J. Twydell, Uzyr A. Renewable sources of energy. Trans. with English M.: Znergoatomizdat. 1990. -

С.392 ил. 2. Коробков В.А. Преобразование знергии океана. -Л.: Судостроение. 1986. - С.280. ил. (Техника освоения /5 оКкеана).P.392 ill. 2. Korobkov V.A. Transformation of ocean energy. - L.: Shipbuilding. 1986. - P.280. ill. (Ocean mastering technique/5).

З. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика, т.б6. Гидродинамика. М.: Наука. 1986. - С.736. » ри пика похуннй хтннйнй вн вн « шен виспетіся 203 ч зо з 03 ФZ. Landau L.D., Lifshits E.M. Theoretical physics, vol. b6. Hydrodynamics. M.: Science. 1986. - P.736. » ry pika pohunny khtnnynny vn vn « shen vspetisya 203 ch zo z 03 F

Пвоввозвоввио | сч , - зв Ф « - с нн ;» ов 11Pvovvozvovvio | sch , - zv F "- s nn;" ov 11

Claims (2)

(2) Формула винаходу щ»(2) The formula of the invention 1. Хвильова енергетична установка, що складається з сукупності занурених у воду, рознесених у просторі о однотипних пристроїв, з'єднаних поміж собою магістральним повітроводом; окремий пристрій складається з (є) 50 нерухомої відносно дна основи, виконаної у вигляді вертикального, закритого знизу порожнього циліндра, Т» розміщених у основі ємкостей з повітрям, примикаючої до них зовні камери з турбіною, генератора, блоком управління та накриваючої основи зверху, здатної переміщуватись вертикально повітряної оболонки, яка відрізняється тим, що з метою підвищення ККД та експлуатаційних характеристик установки як повітряна оболонка застосовується недеформована, при незмінному рівні рідини, займаючи положення стійкої рівноваги, під дією сил тиску повітря, зрівноважуючих вагу як самої повітряної оболонки, так і маси рідини над нею,1. A wave energy installation, consisting of a set of similar devices immersed in water, scattered in space, connected to each other by a main air duct; a separate device consists of (is) 50 stationary relative to the bottom of the base, made in the form of a vertical, closed bottom empty cylinder, T" placed at the base of containers with air, a chamber with a turbine, a generator, a control unit adjacent to them from the outside, and a covering base from above, capable of to move vertically an air envelope, which is distinguished by the fact that, in order to increase the efficiency and operational characteristics of the installation, the air envelope is used undeformed, with an unchanged liquid level, occupying a position of stable equilibrium, under the action of air pressure forces, balancing the weight of both the air envelope itself and the mass liquid above it, в. конструкція, яка складається з випуклої поверхні та зістикованих з нею двох вертикальних коаксіальних порожніх циліндрів таких розмірів, що більший знаходиться зовні, а менший усередині основи, розташований нижньою частиною у частково-заповненому рідиною просторі між стінкою та ємкостями з повітрям і служить для поділу об'єму повітряної оболонки на дві частини: внутрішню, котра може, при необхідності, бути приєднана як бо до атмосфери через установлений на повітряній оболонці, виступаючий над водою повітровід та замикаючий його клапан, так і до повітряних ємкостей основи, та зовнішню, розташовану між циліндрами повітряної оболонки, обмеженої знизу поверхнями, рідини у основі, зовнішнього водного середовища, елементів, основи, які розділяють ці рідкі середовища та з'єднаної Через камеру з турбіною, генератором, блоком управління, повітроводом з магістральним повітроводом. бо in. a structure that consists of a convex surface and two vertical coaxial hollow cylinders connected to it of such dimensions that the larger one is outside and the smaller one is inside the base, located with the lower part in the partially liquid-filled space between the wall and the containers with air and serves to divide the volume of the air envelope into two parts: the inner one, which can, if necessary, be connected to the atmosphere through the air duct installed on the air envelope, protruding above the water and the valve closing it, and to the air containers of the base, and the outer one, located between the cylinders of the air shell, bounded from below by the surfaces, the liquid in the base, the external water environment, the elements, the base, which separate these liquid environments and connected through the chamber with the turbine, generator, control unit, duct with the main duct. for 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що розміщені у основі ємкості з повітрям відрізняються конструктивно: одні являють собою звичайні резервуари, котрі через запірний пристрій можуть бути приєднані до внутрішньої частини повітряної оболонки, інші мають форму стакана, усередині котрого розміщується поршень, з'єднаний через шток з зануреною у заповнюючу нижню частину стакана рідину порожню кулю, об'єм котрої вибраний так, щоб діюча на нього з боку рідини виштовхуюча сила зрівноважувала вагу поршня, штока та шара, а у верхній частині стакана розташований упор, котрий обмежує переміщення поршня. « « (Се) с « (Се) -2. The device according to claim 1, which is distinguished by the fact that the air containers located at the base differ in design: some are ordinary tanks that can be connected to the inner part of the air envelope through a closing device, others have the shape of a glass, inside which a piston is placed, connected through a rod to a hollow ball immersed in the liquid filling the lower part of the glass, the volume of which is chosen so that the pushing force acting on it from the side of the liquid balances the weight of the piston, rod and ball, and in the upper part of the glass there is a stop that limits displacement of the piston. « « (Se) with « (Se) - с . и? (о) щ» іме) (о) с» 60 б5with . and? (o) sh» name) (o) s» 60 b5
UA2003043621A 2003-04-21 2003-04-21 Wave power plant UA64264A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UA2003043621A UA64264A (en) 2003-04-21 2003-04-21 Wave power plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UA2003043621A UA64264A (en) 2003-04-21 2003-04-21 Wave power plant

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA64264A true UA64264A (en) 2004-02-16

Family

ID=34515863

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UA2003043621A UA64264A (en) 2003-04-21 2003-04-21 Wave power plant

Country Status (1)

Country Link
UA (1) UA64264A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8963352B2 (en) Wave energy electrical power generation
NO322768B1 (en) Wave energy-converting
Isaacs et al. Utilization of the energy in ocean waves
NO842991L (en) HYDROPOWER CONVERTER
US20130154267A1 (en) Wave Energy Electrical Power Generation
KR20230002043A (en) Motion absorbing system and method for a structure
CA3008148C (en) Tethered ballast systems for point absorbing wave energy converters and method of use thereof
KR101076080B1 (en) Ocean Energy Converter
NO145353B (en) CONSTRUCTION FOR CHANGE OF CHANGE ENERGY TO OTHER ENERGY
AU2021201974B2 (en) Wave energy converter
CN103572733A (en) Deepwater reservoir water temperature layering intelligent self-adjustment and improvement device and method
US4222238A (en) Apparatus for obtaining energy from wave motion
CN105736225A (en) Wave water guiding device
KR101930397B1 (en) Pumping Apparatus for Tidal Power Generation, Tidal Power Generation System Using the Same and Pumping Method thereof
UA64264A (en) Wave power plant
RU2717424C1 (en) Automatic tidal hydroelectric power plant with water reservoir
JPS61182473A (en) Air charging power generating apparatus applying buoyancy of gas
EP3581789B1 (en) Wave energy electrical power generation
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
US20210207572A1 (en) Buoyant counterbalance system and method for using same
RU115790U1 (en) FLOATING ELEMENT OF A WAVE STATION
EP2639447A1 (en) Hydraulic device for producing torque
WO2011120532A1 (en) New unlimited/clean source of energy invention
CN203215268U (en) Dish gas holder of steel annular flume
FI128179B (en) Method and equipment for energy production