WO2008053293A2 - Device for converting sea wave energy into mechanical power - Google Patents

Device for converting sea wave energy into mechanical power Download PDF

Info

Publication number
WO2008053293A2
WO2008053293A2 PCT/IB2007/003078 IB2007003078W WO2008053293A2 WO 2008053293 A2 WO2008053293 A2 WO 2008053293A2 IB 2007003078 W IB2007003078 W IB 2007003078W WO 2008053293 A2 WO2008053293 A2 WO 2008053293A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rotor
rotors
shaft
bucket
rotation
Prior art date
Application number
PCT/IB2007/003078
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Other versions
WO2008053293A3 (en
Inventor
Artem Valeriyovich Madatov
Oleksiy Petrovich Ostanin
Original Assignee
Artem Valeriyovich Madatov
Oleksiy Petrovich Ostanin
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 Artem Valeriyovich Madatov, Oleksiy Petrovich Ostanin filed Critical Artem Valeriyovich Madatov
Publication of WO2008053293A2 publication Critical patent/WO2008053293A2/en
Publication of WO2008053293A3 publication Critical patent/WO2008053293A3/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/14Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Definitions

  • the invention relates to wave energy, in particular, to devices for converting wave energy on the surface of a reservoir, mainly sea or ocean waves, into useful mechanical energy, which can be used directly or converted to other types of energy, for example, electrical.
  • Known devices for converting wave energy on the surface of the water containing a rotor mounted on the surface of the reservoir in the form of many semi-surface bucket containers that are cyclically uniformly placed around a generally horizontal shaft and rigidly connected to this shaft (WO 81/02329, F ⁇ 13/12, 1981 ; GB 2,110,763, F ⁇ 13/12, 1983; RU 2,065,078, F ⁇ 13/12, 1996).
  • the axis of rotation of the rotor is located at the height of the average water level and is oriented along the direction of wave propagation.
  • the bucket-shaped containers are emptied, and the bucket-shaped containers directed upward remain filled with water, which also creates a torque directed in the same direction.
  • Such devices can only work effectively provided that the wave height exceeds the vertical size of the bucket capacity. Based on this requirement, the height of the bucket capacity should be less than the average wave height in this area.
  • the energy efficiency of the device is directly proportional to the volume of the tank filled with water and, consequently, the height restrictions of the bucket-shaped tank causes a limitation of the energy efficiency of the device as a whole. In other words, if in order to obtain a given power of the device, its capacitance must have a height of 0.5 m, then this means that at a wave height of less than 0.5 m, the device stops completely. In this case, an installation with a height of capacities that does not exceed the average wave height in a given water area seems to be optimal. Such an installation will work almost uninterruptedly, but its specific power (power per unit of the total installation volume) is limited.
  • Winkranz rotor shaft rotation bearings are attached to the bottom supports by cables to bottom supports, which limits the vertical and horizontal displacement of the rotor under the influence of waves and wind.
  • the device also comprises a platform with an electric generator installed on it, the rotor of which is connected to a semi-surface rotor.
  • the bucket-shaped containers on one side of the rotor are filled with water, and on the other hand, are free of water, which creates a moment of force leading to the rotation of the rotor.
  • the device operates most efficiently under conditions that the rotor length is equal to or greater than the sea wave length, in calm water the rotor is half immersed in water and its diameter is close to the wave height.
  • the wavelength refers to the horizontal distance in the direction of wave propagation between adjacent single-phase portions of the surface of the wave surface, for example, between the vertices of two adjacent waves.
  • each of the sections of the rotor periodically passes through the phases of complete or almost complete immersion in water and complete or almost complete exit from the water, and the theoretically possible maximum energy extraction of the wave is achieved.
  • the lengths of wind waves are usually within 20-50 m, and the so-called “Swell” - 50-120 m.
  • the minimum length of the Winkranz rotor should be from 20 to 50 m.
  • the rotor design must withstand large mechanical loads that occur when exposed to sea or ocean waves. Given the actual operating conditions, the design of such a length, ensuring the strength of the rotor requires special solutions and the use of particularly strong materials, as a result of which the cost of the device increases so much that its operation becomes unprofitable.
  • the objective of the present invention is to provide a device for converting the energy of sea waves into mechanical energy of the rotor type, in which, at any length of the rotor, efficient selection of wave energy will be provided.
  • the device for converting the energy of sea waves into mechanical energy containing a full-wave rotor in the form of a plurality of bucket-shaped containers that are cyclically uniformly placed around a generally horizontal shaft with rotation bearings and are rigidly connected to this shaft, is characterized in that it contains an underwater a rotor made in the form of a plurality of profiled blades that are cyclically uniformly placed around another horizontal shaft with rotation bearings and are rigidly connected to this shaft, p and this rotation support shaft polunadvodnogo rotor rigidly connected with the supports of the rotation shaft of the rotor by means of underwater rigid skeleton.
  • the shaft of the semi-surface rotor is kinematically connected with the shaft of the underwater rotor, which makes it possible to coordinate the rotational speeds of both rotors and summarize the torques created by them.
  • This kinematic connection of the rotor shafts can be made in the form of a crank mechanism.
  • the device is expediently made in the form of two identical pairs of a semi-surface rotor and an underwater rotor, the rotation bearings of which are rigidly interconnected by means of a common rigid frame.
  • the shafts of all rotors can also be kinematically connected to each other using, for example, a crank mechanism, which ensures consistent rotation of all rotors and summation of the torques created by them.
  • the bucket-shaped containers and shaped blades of the rotors of one such pair are mirrored with respect to the bucket-shaped containers and shaped blades of the corresponding rotor of the other pair, which ensures the opposite direction of the torques created by them and the horizontal stability of the whole structure.
  • Ensuring a synchronous and opposite direction of rotation and summing of torques can be achieved by means of surface and underwater rotors mounted on the shafts of the first and second pairs of gears engaged with each other.
  • rotors The most appropriate form of rotors is a cylinder with a length of 5 to 80 m. Short rotors (5 - 8 m) are very resistant to high waves and wind loads, and, accordingly, are most suitable for use in areas where severe storms are possible. In bays, lagoons, bays, etc., protected from stormy winds and waves. installations with longer rotors up to 80 m long can be used.
  • the bucket-shaped containers and / or profiled blades can be made of elastic material, which makes it possible to change their shape depending on the direction of the incoming water flow, in particular, to expand to the maximum volume when the water flow runs onto the container or blade from the inlet side, and wrinkle to a minimum volume in the opposite direction of the oncoming flow of water. Since in the process the rotors will be located mainly along the direction of wave propagation, it is preferable that the inlet openings of the bucket-shaped containers are at least partially facing the end of the rotor directed towards the waves.
  • FIG. 1 is a schematic illustration of an installation with one pair of rotors
  • FIG. 2 is a schematic illustration of a four-rotor installation;
  • FIG. 3 - kinematic diagram of a four-rotor installation;
  • FIG. 4 - kinematic diagram of an eight-rotor installation;
  • the device for converting the energy of sea waves into mechanical energy comprises a semi-surface rotor 1 with a shaft 2 installed in the bearings of rotation 3, and an underwater rotor 4 with a shaft 5 installed in the bearings of rotation 6 (Fig. 1).
  • the surface rotor 1 is made in the form of a plurality of bucket-shaped containers 7, which are cyclically uniformly placed around the shaft 2 and are rigidly connected with this shaft.
  • the underwater rotor 4 is made in the form of a plurality of profiled blades 8, which are cyclically uniformly placed around the shaft 5 and are rigidly connected with this shaft.
  • the rotation supports 3 of the surface rotor 1 are rigidly connected to the rotation supports 6 of the underwater rotor 4 by means of a rigid frame 9.
  • the surface rotor 1 and the underwater rotor 4 are equipped with cranks 10 and 11, respectively, which are interconnected by a connecting rod 12.
  • the inlet openings (mouths) of the bucket-shaped containers are at least partially facing the end of the surface of the rotor, which in working condition is facing towards the shaft.
  • Both bucket-shaped containers and profiled blades can be made of flexible, resistant to repeated bending material, for example, from fabric-reinforced sheet rubber, polymer plates, and the like. (not shown in FIG.).
  • the outer diameter D of the semi-surface rotor 1 is chosen so that it is approximately equal to the average wave height H characteristic for a given water area, and the circumferential size h of bucket-shaped containers on the periphery of the rotor 1 is chosen so that it is knowingly smaller than this wave height.
  • the height L of the rigid frame 9 may be 2H or more; preferably, it should be greater than the depth to which the disturbances caused by the wave propagate. In this example, the rotor length is significantly less than the wavelength.
  • the device In working condition, the device is placed in water and attached by cables to coastal or bottom supports to exclude uncontrolled horizontal movement (not shown in FIG.).
  • the axes of rotors 1 and 4 are generally horizontal and along the direction of wave propagation in a given water area.
  • the semi-surface rotor 1 is in a semi-submerged state on the surface of the water, in the underwater rotor 4 is completely submerged in water and is located in the region of relatively calm water, where the amplitude and phase of the vertical movements of the water layers are insignificant or differ from the amplitude and / or phase of wave oscillations on the surface of the reservoir. Since the rotor length is much shorter than the wavelength, we can assume that at any time all sections along the rotor are at the same depth.
  • the rotor When the wave rolls along the semi-surface rotor 1, the rotor is immersed in water to the maximum depth (the position of the water level relative to the rotor 1 in this phase is shown by the MAX line) and to the minimum depth (the position of the water level relative to the rotor 1 in this phase is shown by the MIN line).
  • the bucket-shaped container is made of elastic material, then when the water flow runs from the inlet side, the container is straightened and its volume becomes maximum. In the opposite direction of the oncoming flow of water, the capacity is crushed by this flow and its volume becomes minimal, which allows to realize the maximum the possible difference in forces applied to diametrically opposed capacities and get the maximum torque.
  • the installation as a whole has positive buoyancy, when the water level rises and falls, the entire structure of the installation tends to rise and fall relative to the bottom of the reservoir simultaneously with a change in the water level, i.e. just swim on the surface of the waves. If this is allowed, then the water level will not change relative to the semi-surface rotor or it will be minimal and, accordingly, the installation will not work or will work extremely inefficiently. This is prevented by the underwater rotor 4, which is deeper or on the boundary of the disturbance zone caused by the waves, is rigidly connected to the semi-surface rotor 1 by the frame 9.
  • the underwater rotor 4 When the water level relative to the semi-surface rotor 1 changes and the installation tends to change its vertical accordingly, the underwater rotor 4 encounters resistance water to its movement and slows down this process, although it does not completely stop it, thanks to this installation, although it performs oscillatory movements in the vertical direction, but the amplitude Yes, these fluctuations are significantly less than the height of the waves. Due to the shape of the blades 8, the movement of the underwater rotor 4 generates a torque that is added through the crank 11, the connecting rod 12 and the crank 10 to the torque from the semi-surface rotor 1. The total moment can be transferred to the load, for example, to an electric current generator installed on a floating platform, using conventional mechanisms, such as, for example, a chain drive, a gear reducer, a crank mechanism, a flexible shaft, etc.
  • This installation fully includes the design described above, which is supplemented by a second semi-surface rotor 13 with bucket containers 14, a shaft 15, a rotation support 16 and a crank 17, and a second underwater rotor 18 with blades 19, a shaft 20, a rotation support 21 and a crank 22.
  • the rotation bearings 16 and 21 are rigidly connected to the frame 9 common to the entire installation.
  • Cranks 17 and 22 are kinematically connected to each other by a connecting rod 23.
  • At least one of the mechanism elements of the second pair of rotors is rotor 13, rotor 18, crank 17, crank 22 or connecting rod 23 - kinematically connected with one of the elements of the mechanism of the first pair of rotors - rotor 1, rotor 4, crank 10, crank 11 or connecting rod 12.
  • FIG. 3 One of the possible schemes for the kinematic connection of these elements is shown in FIG. 3.
  • the bucket-shaped containers 14 of the rotor 13 are mirror-oriented with respect to the bucket-shaped tanks 7 of the rotor 1, and the blades 19 of the rotor 18 are mirror-oriented with respect to the blades 8 of the rotor 4.
  • the second pair of rotors 13 and 18 works similarly to the first pair of rotors 1 and 4, with the only difference being that the direction of rotation of the second pair of rotors 13 and 18 is opposite to the direction of rotation of the first pair of rotors 1 and 4.
  • the horizontal forces that arise from the interaction of the rotating with water each pair of rotors will be directed in opposite directions and will compensate each other, thereby achieving much greater horizontal stability of the four-rotor installation in comparison with the two-rotor installation.
  • FIG. 3 shows a simplified kinematic diagram of a four-rotor installation, in which semi-surface rotors are kinematically connected with each other and with the load indicated by 24, by means of a gear transmission.
  • This design provides a summation of all the torques generated by the rotors and the transmission of the total torque to the load.
  • FIG. 4 shows a kinematic diagram of an eight-rotor installation in which four more rotors 25, 26, 27 and 28, similar to the first four rotors, are added to the previously described four-rotor structure.
  • a semi-surface rotor 25 is kinematically connected by a connecting rod 29 to an underwater rotor 26 and a connecting rod 30 is connected to a semi-surface rotor 1.
  • the underwater rotor 28 is kinematically connected by a connecting rod ⁇ l to a semi-surface rotor 27, and a connecting rod 32 - by an underwater rotor 18.
  • the presence of an underwater rotor connected by a rigid frame to a half-rotor rotor provides the possibility of efficient selection of sea wave energy into mechanical energy for any length of the rotor.
  • the Winkranz rotor installations according to the invention especially with elastic bucket containers, can be increased by 2 times (up to 50%) due to the fact that semi-surface rotors are completely immersed in water, the number of bucket containers filled with water at any time doubles.
  • the efficiency installation according to the invention does not depend on the wavelength at sea.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Abstract

The invention relates to wave energy, in particular to devices used for converting power of waves on a water surface, mainly sea and ocean waves, into useful mechanical power which can be used directly or converted into other types of energy, for example electric energy. The inventive device comprises a semisubmerged rotor (1) in the form of a plurality of cup-shaped reservoirs (7) which are cyclically and uniformly distributed around a substantially horizontal shaft (2) provided with rotation supports (3) and are rigidly connected to said shaft (2), a submersible rotor (4) which is designed in the form of a plurality of shaped blades (8) which a cyclically and uniformly arranged around another horizontal shaft (5) provided with rotation supports (6) and are rigidly connected thereto, wherein the rotation supports (3) of the semisubmerged rotor (1) are rigidly connected to the rotation supports (6) of the shaft of the submersible rotor (4) by means of a rigid frame (9). The invention makes it possible to efficiently extract wave energy at any length of a rotor.

Description

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ МОРСКИХ ВОЛН DEVICE FOR TRANSFORMING ENERGY OF SEA WAVES
В МЕХАНИЧЕСКУЮ ЭНЕРГИЮIN MECHANICAL ENERGY
Изобретение относится к волновой энергетике, в частности, к устройствам для преобразования энергии волн на поверхности водоема, преимущественно морских или океанских волн, в полезную механическую энергию, которая может быть использована непосредственно или преобразована в другие виды энергии, например, электрическую.The invention relates to wave energy, in particular, to devices for converting wave energy on the surface of a reservoir, mainly sea or ocean waves, into useful mechanical energy, which can be used directly or converted to other types of energy, for example, electrical.
Известны устройства для преобразования энергии волн на поверхности воды, содержащие закрепленный на поверхности водоема ротор в виде множества полунадводных ковшеобразных емкостей, которые циклически равномерно размещены вокруг в целом горизонтального вала и жестко связаны с этим валом (WO 81/02329, FОЗВ 13/12, 1981; GB 2,110,763, FОЗВ 13/12, 1983; RU 2,065,078, FОЗВ 13/12, 1996). Ось вращения ротора расположена на высоте среднего уровня воды и ориентирована вдоль направления распространения волн. При набегании волны ковшеобразные емкости с одной стороны ротора, обращенные устьями вверх (направленные вверх), заполняются водой. Ковшеобразные емкости с другой стороны ротора, обращенные устьями вниз (направленные вниз), остаются заполненными воздухом и при погружении всего ротора в воду стремятся всплыть, за счет чего создается крутящий момент. При откате волны направленные вниз ковшеобразные емкости опорожняются, а направленные вверх ковшеобразные емкости остаются заполненными водой, что также создает направленный в ту же сторону крутящий момент.Known devices for converting wave energy on the surface of the water, containing a rotor mounted on the surface of the reservoir in the form of many semi-surface bucket containers that are cyclically uniformly placed around a generally horizontal shaft and rigidly connected to this shaft (WO 81/02329, FОЗВ 13/12, 1981 ; GB 2,110,763, FОЗВ 13/12, 1983; RU 2,065,078, FОЗВ 13/12, 1996). The axis of rotation of the rotor is located at the height of the average water level and is oriented along the direction of wave propagation. When the wave runs on, the bucket-shaped containers on one side of the rotor, with their mouths pointing upward (upward), are filled with water. The bucket-shaped containers on the other side of the rotor, with their mouths facing downward (pointing downward), remain filled with air and tend to float when the entire rotor is immersed in water, which creates a torque. When the wave rolls back down, the bucket-shaped containers are emptied, and the bucket-shaped containers directed upward remain filled with water, which also creates a torque directed in the same direction.
Такие устройства могут эффективно работать только при условии, что высота волн превышает вертикальный размер ковшеобразной емкости. Исходя из этого требования высота ковшеобразной емкости должна быть менее среднестатистической высоты волн в данной акватории. С другой стороны, энергетическая эффективность устройства прямо пропорциональна величине заполняемого водой объема емкости и, следовательно, ограничения по высоте ковшеобразной емкости обуславливает ограничение энергетической эффективности устройства в целом. Другими словами, если для получения заданной мощности устройства его емкости должны иметь высоту 0,5 м, то это означает, что при высоте волн менее 0,5 м происходит полная остановка устройства. Оптимальным в этом случае представляется установка с высотой емкостей, которая не превышает среднестатистическую высоту волн в данной акватории. Такая установка будет работать практически бесперебойно, но ее удельная мощность (мощность на единицу общего объема установки) оказывается ограниченной.Such devices can only work effectively provided that the wave height exceeds the vertical size of the bucket capacity. Based on this requirement, the height of the bucket capacity should be less than the average wave height in this area. On the other hand, the energy efficiency of the device is directly proportional to the volume of the tank filled with water and, consequently, the height restrictions of the bucket-shaped tank causes a limitation of the energy efficiency of the device as a whole. In other words, if in order to obtain a given power of the device, its capacitance must have a height of 0.5 m, then this means that at a wave height of less than 0.5 m, the device stops completely. In this case, an installation with a height of capacities that does not exceed the average wave height in a given water area seems to be optimal. Such an installation will work almost uninterruptedly, but its specific power (power per unit of the total installation volume) is limited.
В устройстве по WO 81/02329, известном как ротор Винкранца, опоры вращения вала с помощью тросов прикреплены к донным опорам, чем ограничивается вертикальное и горизонтальное смещение ротора под воздействием волн и ветра. Устройство содержит также платформу с установленным на ней электрическим генератором, ротор которого соединен с полунадводный ротором.In the device according to WO 81/02329, known as the Winkranz rotor, shaft rotation bearings are attached to the bottom supports by cables to bottom supports, which limits the vertical and horizontal displacement of the rotor under the influence of waves and wind. The device also comprises a platform with an electric generator installed on it, the rotor of which is connected to a semi-surface rotor.
Когда ротор Винкранца или отдельные его участки периодически накрываются волнами, то, как это описано выше, ковшеобразные емкости с одной стороны ротора оказываются заполненными водой, а с другой стороны - свободными от воды, за счет чего создается момент сил, приводящий к вращению ротора. Наиболее эффективно устройство работает при условиях, что длина ротора равна или превышает длину морской волны, в спокойной воде ротор погружен в воду наполовину и его диаметр близок к высоте волны. Здесь под длиной волны понимается горизонтальное расстояние в направлении распространения волны между соседними однофазными участками поверхности волновой поверхности, например, между вершинами двух соседних волн. При этих условиях каждый из участков ротора периодически проходит фазы полного или почти полного погружения в воду и полного или почти полного выхода из воды и достигается теоретически возможный максимум отбора энергии волны. Длины ветровых волн обычно находятся в пределах 20-50 м, а так называемой «зыби» - 50-120 м. Таким образом, минимальная длина ротора Винкранца должна быть от 20 до 50 м. При этом конструкция ротора должна выдерживать большие механические нагрузки, которые возникают при воздействии на него морских или океанских волн. С учетом реальных условий эксплуатации конструкция такой длины обеспечение прочности ротора требует специальных решения и применения особо прочных материалов, в результате чего стоимость устройства возрастает настолько, что его эксплуатация становится нерентабельной.When the Vincranz rotor or its individual sections are periodically covered by waves, then, as described above, the bucket-shaped containers on one side of the rotor are filled with water, and on the other hand, are free of water, which creates a moment of force leading to the rotation of the rotor. The device operates most efficiently under conditions that the rotor length is equal to or greater than the sea wave length, in calm water the rotor is half immersed in water and its diameter is close to the wave height. Here, the wavelength refers to the horizontal distance in the direction of wave propagation between adjacent single-phase portions of the surface of the wave surface, for example, between the vertices of two adjacent waves. Under these conditions, each of the sections of the rotor periodically passes through the phases of complete or almost complete immersion in water and complete or almost complete exit from the water, and the theoretically possible maximum energy extraction of the wave is achieved. The lengths of wind waves are usually within 20-50 m, and the so-called “Swell” - 50-120 m. Thus, the minimum length of the Winkranz rotor should be from 20 to 50 m. Moreover, the rotor design must withstand large mechanical loads that occur when exposed to sea or ocean waves. Given the actual operating conditions, the design of such a length, ensuring the strength of the rotor requires special solutions and the use of particularly strong materials, as a result of which the cost of the device increases so much that its operation becomes unprofitable.
Задачей настоящего изобретения является создание устройства для преобразования энергии морских волн в механическую энергию роторного типа, в котором при любой длине ротора будет обеспечен эффективный отбор энергии волн.The objective of the present invention is to provide a device for converting the energy of sea waves into mechanical energy of the rotor type, in which, at any length of the rotor, efficient selection of wave energy will be provided.
Поставленная задача решается тем, что устройство для преобразования энергии морских волн в механическую энергию, содержащее пόлунадводный ротор в виде множества ковшеобразных емкостей, которые циклически равномерно размещены вокруг в целом горизонтального вала с опорами вращения и жестко связаны с этим валом, отличается тем, что содержит подводный ротор, выполненный в виде множества профилированных лопаток, которые циклически равномерно размещены вокруг другого горизонтального вала с опорами вращения и жестко связаны с этим валом, при этом опоры вращения вала полунадводного ротора жестко связаны с опорами вращения вала подводного ротора посредством жесткого каркаса.The problem is solved in that the device for converting the energy of sea waves into mechanical energy, containing a full-wave rotor in the form of a plurality of bucket-shaped containers that are cyclically uniformly placed around a generally horizontal shaft with rotation bearings and are rigidly connected to this shaft, is characterized in that it contains an underwater a rotor made in the form of a plurality of profiled blades that are cyclically uniformly placed around another horizontal shaft with rotation bearings and are rigidly connected to this shaft, p and this rotation support shaft polunadvodnogo rotor rigidly connected with the supports of the rotation shaft of the rotor by means of underwater rigid skeleton.
Предпочтительно, вал полунадводного ротора кинематически связан с валом подводного ротора, что позволяет согласовать скорости вращения обоих роторов и суммировать создаваемые ими вращающие моменты.Preferably, the shaft of the semi-surface rotor is kinematically connected with the shaft of the underwater rotor, which makes it possible to coordinate the rotational speeds of both rotors and summarize the torques created by them.
Эта кинематическая связь валов роторов может быть выполнена в виде кривошипно-шатунного механизма. Устройство целесообразно выполнить в виде двух идентичных пар из полунадводного ротора и подводного ротора, опоры вращения которых жестко связаны между собой посредством общего жесткого каркаса.This kinematic connection of the rotor shafts can be made in the form of a crank mechanism. The device is expediently made in the form of two identical pairs of a semi-surface rotor and an underwater rotor, the rotation bearings of which are rigidly interconnected by means of a common rigid frame.
При такой реализации изобретения валы всех роторов также могут быть кинематически связаны друг с другом с помощью, например, кривошипно- шатунного механизма, что обеспечивает согласованное вращение всех роторов и суммирование создаваемых ими вращающих моментов.With such an embodiment of the invention, the shafts of all rotors can also be kinematically connected to each other using, for example, a crank mechanism, which ensures consistent rotation of all rotors and summation of the torques created by them.
Предпочтительно, ковшеобразные емкости и профилированные лопатки роторов одной такой пары ориентированы зеркально по отношению к ковшеобразным емкостям и профилированным лопаткам соответствующего ротора другой пары, что обеспечивает противоположное направление создаваемых ими вращающих моментов и горизонтальную устойчивость всей конструкции.Preferably, the bucket-shaped containers and shaped blades of the rotors of one such pair are mirrored with respect to the bucket-shaped containers and shaped blades of the corresponding rotor of the other pair, which ensures the opposite direction of the torques created by them and the horizontal stability of the whole structure.
Обеспечение синхронного и противоположного направление вращения и суммирование вращающих моментов, может быть обеспечено с помощью установленных на валах надводных или подводных роторов первой и второй пар зубчатых шестерен, находящихся в зацеплении друг с другом.Ensuring a synchronous and opposite direction of rotation and summing of torques can be achieved by means of surface and underwater rotors mounted on the shafts of the first and second pairs of gears engaged with each other.
Наиболее целесообразной формой роторов является цилиндр длиной от 5 до 80 м. Короткие роторы (5 - 8 м) очень устойчивы к воздействию высоких волн и ветровых нагрузок, и, соответственно, наиболее приемлемы для использования в акваториях, где возможные сильные штормы. В защищенных от штормовых ветра и волн заливах, лагунах, бухтах и т.п. можно применять установки с более длинными, длиной до 80 м, роторами.The most appropriate form of rotors is a cylinder with a length of 5 to 80 m. Short rotors (5 - 8 m) are very resistant to high waves and wind loads, and, accordingly, are most suitable for use in areas where severe storms are possible. In bays, lagoons, bays, etc., protected from stormy winds and waves. installations with longer rotors up to 80 m long can be used.
Ковшеобразные емкости и/или профилированные лопатки могут быть изготовлены из эластичного материала, что обеспечивает возможность изменения их формы в зависимости от направления набегающего потока воды, в частности, расправляться до максимального объема когда поток воды набегает на емкость или лопатку со стороны входного отверстия, и сминаться до минимального объема при обратном направлении набегающего потока воды. Поскольку в процессе роторы будут располагаться преимущественно вдоль направления распространения волн, то предпочтительно, чтобы входные отверстия ковшеобразных емкостей были по крайней мере частично обращены концу ротора, направленному навстречу волнам.The bucket-shaped containers and / or profiled blades can be made of elastic material, which makes it possible to change their shape depending on the direction of the incoming water flow, in particular, to expand to the maximum volume when the water flow runs onto the container or blade from the inlet side, and wrinkle to a minimum volume in the opposite direction of the oncoming flow of water. Since in the process the rotors will be located mainly along the direction of wave propagation, it is preferable that the inlet openings of the bucket-shaped containers are at least partially facing the end of the rotor directed towards the waves.
Более подробно устройство описано ниже с помощью чертежей, на которых показаны:In more detail, the device is described below using the drawings, which show:
- фиг. 1 - схематическое изображение установки с одной парой роторов;- FIG. 1 is a schematic illustration of an installation with one pair of rotors;
- фиг. 2 - схематическое изображение четырехроторной установки; фиг. 3 - кинематическая схема четырехроторной установки; фиг. 4 - кинематическая схема восьмироторной установки;- FIG. 2 is a schematic illustration of a four-rotor installation; FIG. 3 - kinematic diagram of a four-rotor installation; FIG. 4 - kinematic diagram of an eight-rotor installation;
В наиболее простом варианте реализации устройство для преобразования энергии морских волн в механическую энергию содержит полунадводный ротор 1 с валом 2, установленным в опорах вращения 3, и подводный ротор 4 с валом 5, установленным в опорах вращения 6 (фиг. 1). Надводный ротор 1 выполнен в виде множества ковшеобразных емкостей 7, которые циклически равномерно размещены вокруг вала 2 и жестко связаны с этим валом. Подводный ротор 4 выполнен в виде множества профилированных лопаток 8, которые циклически равномерно размещены вокруг вала 5 и жестко связаны с этим валом. Опоры вращения 3 надводного ротора 1 жестко связаны с опорами вращения 6 подводного ротора 4 посредством жесткого каркаса 9. Надводный ротор 1 и подводный ротор 4 снабжены соответственно кривошипами 10 и 11 , которые связаны между собой шатуном 12.In the simplest embodiment, the device for converting the energy of sea waves into mechanical energy comprises a semi-surface rotor 1 with a shaft 2 installed in the bearings of rotation 3, and an underwater rotor 4 with a shaft 5 installed in the bearings of rotation 6 (Fig. 1). The surface rotor 1 is made in the form of a plurality of bucket-shaped containers 7, which are cyclically uniformly placed around the shaft 2 and are rigidly connected with this shaft. The underwater rotor 4 is made in the form of a plurality of profiled blades 8, which are cyclically uniformly placed around the shaft 5 and are rigidly connected with this shaft. The rotation supports 3 of the surface rotor 1 are rigidly connected to the rotation supports 6 of the underwater rotor 4 by means of a rigid frame 9. The surface rotor 1 and the underwater rotor 4 are equipped with cranks 10 and 11, respectively, which are interconnected by a connecting rod 12.
Входные отверстия (устья) ковшеобразных емкостей по крайней мере частично обращены к тому концу надводного ротора, который в рабочем состоянии обращен навстречу валнам..The inlet openings (mouths) of the bucket-shaped containers are at least partially facing the end of the surface of the rotor, which in working condition is facing towards the shaft.
Как ковшеобразные емкости так и профилированные лопатки могут быть изготовлены из эластичного, устойчивого к многократному изгибанию материала, например, из армированной тканью листовой резины, полимерных пластин и т.п. (на фиг. не показано).Both bucket-shaped containers and profiled blades can be made of flexible, resistant to repeated bending material, for example, from fabric-reinforced sheet rubber, polymer plates, and the like. (not shown in FIG.).
Внешний диаметр D полунадводного ротора 1 выбран таким, чтобы он был примерно равен среднестатистической высоте волны H, характерной для данной акватории, а окружной размер h ковшеобразных емкостей на периферии ротора 1 выбран таким, чтобы он был заведомо меньшим этой высоты волны. Высота L жесткого каркаса 9 может составлять величину 2H или более; предпочтительно она должна быть больше глубины, на которую распространяются вызываемые волной возмущения. В данном примере длина ротора значительно меньше длины волны.The outer diameter D of the semi-surface rotor 1 is chosen so that it is approximately equal to the average wave height H characteristic for a given water area, and the circumferential size h of bucket-shaped containers on the periphery of the rotor 1 is chosen so that it is knowingly smaller than this wave height. The height L of the rigid frame 9 may be 2H or more; preferably, it should be greater than the depth to which the disturbances caused by the wave propagate. In this example, the rotor length is significantly less than the wavelength.
В рабочем состоянии устройство помещено в воду и прикреплено тросами к береговым или донным опорам для исключения неконтролируемого горизонтального перемещения (на фиг. не показаны). Оси роторов 1 и 4 расположены в целом горизонтально и вдоль направления распространения волн в данной акватории. Полунадводный ротор 1 находится в полупогруженном состоянии на поверхности воды, в подводный ротор 4 полностью погружен в воду и находится в области относительно спокойной воды, где амплитуда и фаза вертикальных перемещений слоев воды незначительна или отличается от амплитуды и/или фазы волновых колебаний на поверхности водоема. Поскольку длина ротора значительно меньше длины волны, можно считать, что в любой момент времени все участки по длине ротора находятся на одной глубине.In working condition, the device is placed in water and attached by cables to coastal or bottom supports to exclude uncontrolled horizontal movement (not shown in FIG.). The axes of rotors 1 and 4 are generally horizontal and along the direction of wave propagation in a given water area. The semi-surface rotor 1 is in a semi-submerged state on the surface of the water, in the underwater rotor 4 is completely submerged in water and is located in the region of relatively calm water, where the amplitude and phase of the vertical movements of the water layers are insignificant or differ from the amplitude and / or phase of wave oscillations on the surface of the reservoir. Since the rotor length is much shorter than the wavelength, we can assume that at any time all sections along the rotor are at the same depth.
Когда волна прокатывается вдоль полунадводного ротора 1, ротор оказывается погруженным в воду на максимальную глубину (положение уровня воды относительно ротора 1 в этой фазе показано линией МАХ) и на минимальную глубину (положение уровня воды относительно ротора 1 в этой фазе показано линией MIN).When the wave rolls along the semi-surface rotor 1, the rotor is immersed in water to the maximum depth (the position of the water level relative to the rotor 1 in this phase is shown by the MAX line) and to the minimum depth (the position of the water level relative to the rotor 1 in this phase is shown by the MIN line).
Когда положение уровня воды относительно полунадводного ротора 1 является минимальным, ковшеобразные емкости 7 с одной стороны ротора, обращенные устьями вверх (направленные вверх), полностью или частично заполнены водой от предыдущей волны, а с другой стороны ротора эти емкости свободны от. воды, поскольку обращены устьями вниз (направлены вниз). На боковых сторонах ротора возникает разность масс, которая создает крутящий момент, стремящийся провернуть ротор в сторону заполненных водой емкостей 7 (против часовой стрелки на фиг. 1).When the position of the water level relative to the semi-surface rotor 1 is minimal, the bucket-shaped containers 7 on one side of the rotor, facing upwards (directed upwards) are completely or partially filled with water from the previous wave, and on the other side of the rotor these containers are free of. water, since they are turned with their mouths downward (directed downward). On the lateral sides of the rotor, a mass difference occurs, which creates a torque that tends to rotate the rotor in the direction of the water-filled containers 7 (counterclockwise in Fig. 1).
При набегании волны на этот участок ротора 1 уровень воды относительно него повышается, направленные вверх устьями ковшеобразные емкости 7 с одной стороны ротора заполняются водой и имеют нулевую или отрицательную плавучесть. В то же время направленные вниз ковшеобразные емкости 7 с другой стороны ротора остаются заполненными воздухом и при погружении в воду приобретают положительную плавучесть, т.е. стремятся всплыть. Таким образом на боковых сторонах ротора 1 образуется разность плавучести, которая создает крутящий момент, также направленный против часовой стрелки на фиг. 1.When the wave runs onto this section of the rotor 1, the water level rises relative to it, the bucket-shaped containers 7 directed upward by the mouths are filled with water on one side of the rotor and have zero or negative buoyancy. At the same time, the bucket-shaped containers 7 directed downward on the other side of the rotor remain filled with air and, when immersed in water, acquire positive buoyancy, i.e. tend to come up. Thus, a buoyancy difference is generated on the sides of the rotor 1, which creates a torque also counterclockwise in FIG. one.
При спаде волны уровень воды относительно этого участка ротора 1 понижается, направленные вверх ковшеобразные емкости 7 с одной стороны ротора остаются заполненными водой, направленные вниз ковшеобразные емкости 7 с другой стороны ротора опорожняются. Вновь на боковых сторонах ротора возникает разность масс, которая создает крутящий момент, стремящийся провернуть ротор против часовой стрелки.When the wave decays, the water level relative to this section of the rotor 1 decreases, the bucket-shaped containers 7 directed upward on one side of the rotor remain filled with water, the bucket-shaped containers 7 directed downward on the other side of the rotor are empty. Again, a mass difference arises on the sides of the rotor, which creates a torque that tends to rotate the rotor counterclockwise.
В случае, если ковшеобразные емкости обращены устьями навстречу набегающей волне, возникает дополнительный крутящий момент за счет гидродинамического давления на боковую стенку емкостей.If the bucket-shaped containers face their mouths towards the incident wave, an additional torque arises due to hydrodynamic pressure on the side wall of the containers.
Если ковшеобразная емкость изготовлена из эластичного материала, то при набегании потока воды со стороны входного отверстия емкость расправляется и ее объем становится максимальным. При обратном направлении набегающего потока воды емкость сминается этим потоком и ее объем становится минимальным, что позволяет реализовать максимально возможную разность сил, приложенных к диаметрально противоположным емкостям и получить максимальный вращающий момент.If the bucket-shaped container is made of elastic material, then when the water flow runs from the inlet side, the container is straightened and its volume becomes maximum. In the opposite direction of the oncoming flow of water, the capacity is crushed by this flow and its volume becomes minimal, which allows to realize the maximum the possible difference in forces applied to diametrically opposed capacities and get the maximum torque.
Поскольку установка в целом обладает положительной плавучестью, то при подъеме и спаде уровня воды вся конструкция установки стремится подниматься и опускаться относительно дна водоема синхронно с изменением уровня воды, т.е. просто плавать на поверхности волн. Если ей это позволить, то изменение уровня воды относительно полунадводного ротора происходить не будет или оно будет минимальным и, соответственно, установка работать не будет или будет работать крайне неэффективно. Этому препятствует подводный ротор 4, который находится глубже или на границе зоны возмущения, вызываемой волнами, с жестко связан с полунадводным ротором 1 посредством каркаса 9. Когда уровень воды относительно полунадводного ротора 1 изменяется и установка стремится соответственно изменить свое вертикальное, подводный ротор 4 встречает сопротивление воды своему движению и тормозит этот процесс, хотя полностью его не останавливает, Благодаря этому установка хотя и совершает колебательные движения в вертикальном направлении, но амплитуда этих колебаний значительно меньше высоты волн. Благодаря форме лопаток 8 перемещение подводного ротора 4 вырабатывает крутящий момент, которые через кривошип 11, шатун 12 и кривошип 10 суммируется с крутящим моментом от полунадводного ротора 1. Суммарный момент может быть передан на нагрузку, например, на установленный на плавучей платформе генератор электрического тока, с помощью обычных механизмов, таких как, например, цепная передача, зубчатый редуктор, кривошипно-шатунный механизм, гибкий вал и т.п.Since the installation as a whole has positive buoyancy, when the water level rises and falls, the entire structure of the installation tends to rise and fall relative to the bottom of the reservoir simultaneously with a change in the water level, i.e. just swim on the surface of the waves. If this is allowed, then the water level will not change relative to the semi-surface rotor or it will be minimal and, accordingly, the installation will not work or will work extremely inefficiently. This is prevented by the underwater rotor 4, which is deeper or on the boundary of the disturbance zone caused by the waves, is rigidly connected to the semi-surface rotor 1 by the frame 9. When the water level relative to the semi-surface rotor 1 changes and the installation tends to change its vertical accordingly, the underwater rotor 4 encounters resistance water to its movement and slows down this process, although it does not completely stop it, thanks to this installation, although it performs oscillatory movements in the vertical direction, but the amplitude Yes, these fluctuations are significantly less than the height of the waves. Due to the shape of the blades 8, the movement of the underwater rotor 4 generates a torque that is added through the crank 11, the connecting rod 12 and the crank 10 to the torque from the semi-surface rotor 1. The total moment can be transferred to the load, for example, to an electric current generator installed on a floating platform, using conventional mechanisms, such as, for example, a chain drive, a gear reducer, a crank mechanism, a flexible shaft, etc.
Такая двухроторная установка будет эффективно работать при длине как меньшей, так и большей длины волны. На практике длина установки должна выбираться максимально большой с учетом ограничений, накладываемыми затратами, быстро растущими с увеличением ее длины. Взаимодействие вращающихся роторов двухроторной установки с водой приводит к возникновению горизонтальной силы, которая стремится сместить установку в направлении вращения роторов. Для компенсации этого эффекта целесообразно в одной установке объединить две пары роторов по фиг.l. Кинематическая схема такой четырехроторной установки показана на фиг. 2. Эта установка полностью включает описанную выше конструкцию, которая дополнена вторым полунадводным ротором 13 с ковшеобразным емкостям 14, валом 15, опорой вращения 16 и кривошипом 17, и вторым подводным ротором 18 с лопатками 19, валом 20, опорой вращения 21 и кривошипом 22. Опоры вращения 16 и 21 жестко связаны с общим для всей установки каркасом 9. Кривошипы 17 и 22 кинематически связаны друг с другом шатуном 23. По крайней мере один из элементов механизма второй пары роторов - ротор 13, ротор 18, кривошип 17, кривошипом 22 или шатун 23 - кинематически связан с одним из элементов механизма первой пары роторов — ротором 1, ротором 4, кривошипом 10, кривошипом 11 или шатуном 12. Одна из возможных схем кинематической связи этих элементов показана на фиг. 3. Ковшеобразные емкости 14 ротора 13 ориентированы зеркально по отношению к ковшеобразным емкостям 7 ротора 1, а лопатки 19 ротора 18 ориентированы зеркально по отношению к лопаткам 8 ротора 4.Such a two-rotor installation will work efficiently at both shorter and longer wavelengths. In practice, the installation length should be chosen as large as possible, taking into account the restrictions imposed by costs, rapidly growing with increasing length. The interaction of the rotating rotors of the two-rotor installation with water leads to the emergence of a horizontal force, which tends to shift the installation in the direction of rotation of the rotors. To compensate for this effect, it is advisable to combine two pairs of rotors in Fig. 1 in one installation. The kinematic diagram of such a four-rotor installation is shown in FIG. 2. This installation fully includes the design described above, which is supplemented by a second semi-surface rotor 13 with bucket containers 14, a shaft 15, a rotation support 16 and a crank 17, and a second underwater rotor 18 with blades 19, a shaft 20, a rotation support 21 and a crank 22. The rotation bearings 16 and 21 are rigidly connected to the frame 9 common to the entire installation. Cranks 17 and 22 are kinematically connected to each other by a connecting rod 23. At least one of the mechanism elements of the second pair of rotors is rotor 13, rotor 18, crank 17, crank 22 or connecting rod 23 - kinematically connected with one of the elements of the mechanism of the first pair of rotors - rotor 1, rotor 4, crank 10, crank 11 or connecting rod 12. One of the possible schemes for the kinematic connection of these elements is shown in FIG. 3. The bucket-shaped containers 14 of the rotor 13 are mirror-oriented with respect to the bucket-shaped tanks 7 of the rotor 1, and the blades 19 of the rotor 18 are mirror-oriented with respect to the blades 8 of the rotor 4.
Вторая пара роторов 13 и 18 работает аналогично первой паре роторов 1 и 4 с той только разницей, что направление вращение второй пары роторов 13 и 18 противоположно направлению вращения первой пары роторов 1 и 4. В результате горизонтальные силы, которые возникают от взаимодействия вращающихся с водой каждой пары роторов будут направлены в противоположных направлениях и будут компенсировать друг друга, чем достигается гораздо большая горизонтальная устойчивость четырехроторной установки в сравнении с двухроторной установкой.The second pair of rotors 13 and 18 works similarly to the first pair of rotors 1 and 4, with the only difference being that the direction of rotation of the second pair of rotors 13 and 18 is opposite to the direction of rotation of the first pair of rotors 1 and 4. As a result, the horizontal forces that arise from the interaction of the rotating with water each pair of rotors will be directed in opposite directions and will compensate each other, thereby achieving much greater horizontal stability of the four-rotor installation in comparison with the two-rotor installation.
На фиг. 3 показана упрощенная кинематическая схема четырехроторной установки, в которой полунадводные роторы кинематически связаны между собой и с нагрузкой, обозначенной позицией 24, посредством зубчатой передачи. Такая конструкция обеспечивает суммирование всех крутящих моментов, вырабатываемых роторами и передачу суммарного момента на нагрузку.In FIG. 3 shows a simplified kinematic diagram of a four-rotor installation, in which semi-surface rotors are kinematically connected with each other and with the load indicated by 24, by means of a gear transmission. This design provides a summation of all the torques generated by the rotors and the transmission of the total torque to the load.
Мощность всей установки может быть увеличена за счет дальнейщего наращивания количества пар роторов, размещенных на общем жестком каркасе. На фиг. 4 показана кинематическая схема восьмироторной установки, в которой к описанной ранее четырехроторной конструкции добавлено еще четыре ротора 25, 26, 27 и 28, аналогичных первым четырем роторам. Полунадводный ротор 25 кинематически связан шатуном 29 с подводным ротором 26 и шатуном 30 - с полунадводным ротором 1. Подводный ротор 28 кинематически связан шатуном З l с полунадводным ротором 27, и шатуном 32 - подводным ротором 18.The power of the entire installation can be increased by further increasing the number of pairs of rotors placed on a common rigid frame. In FIG. 4 shows a kinematic diagram of an eight-rotor installation in which four more rotors 25, 26, 27 and 28, similar to the first four rotors, are added to the previously described four-rotor structure. A semi-surface rotor 25 is kinematically connected by a connecting rod 29 to an underwater rotor 26 and a connecting rod 30 is connected to a semi-surface rotor 1. The underwater rotor 28 is kinematically connected by a connecting rod З l to a semi-surface rotor 27, and a connecting rod 32 - by an underwater rotor 18.
Ясно, что количество таких пар можно наращивать и далее до разумных с инженерной точки зрения размеров.It is clear that the number of such pairs can be further increased to a reasonable size from an engineering point of view.
Таким образом, наличие подводного ротора, связанного жесткой рамой с полунадводным ротором, обеспечивает возможность эффективного отбора энергии морских волн в механическую энергию при любой длине ротора. В сравнении с ротором Винкранца к.п.д. установки по изобретению, особенно с эластичными ковшеобразными емкостями, может быть увеличен в 2 раза (до 50%) за счёт того, что полунадводные роторы полностью погружаются в воду, количество ковшеобразных емкостей, заполненных водой в каждый момент времени, удваивается. При этом к.п.д. установки по изобретению не зависит от длины волны на море.Thus, the presence of an underwater rotor connected by a rigid frame to a half-rotor rotor provides the possibility of efficient selection of sea wave energy into mechanical energy for any length of the rotor. Compared to the Winkranz rotor installations according to the invention, especially with elastic bucket containers, can be increased by 2 times (up to 50%) due to the fact that semi-surface rotors are completely immersed in water, the number of bucket containers filled with water at any time doubles. Moreover, the efficiency installation according to the invention does not depend on the wavelength at sea.
Качественно новый эффект заключается в:A qualitatively new effect is:
Уменьшении габаритов и материалоёмкости конструкции за счёт укорочения роторов и исключения тормозного диска;Reducing the dimensions and material consumption of the structure due to the shortening of the rotors and the exclusion of the brake disc;
Снижении потерь энергии на трение сминаемых (складывающихся) ковшей емкостей из эластичного материала - резины или пластика; Оптимизации пропорций рамы (уменьшения отношения длины к ширине и высоте), что увеличивает механическую устойчивость конструкции к деформации;Reducing the energy loss due to friction of crushed (folding) ladles of containers made of elastic material - rubber or plastic; Optimizing the proportions of the frame (reducing the ratio of length to width and height), which increases the mechanical resistance of the structure to deformation;
Уменьшение минимальной амплитуды волн, при которой установка начинает работать и увеличение крутящего момента и к.п.д. роторов с эластичными ковшеобразными емкостями путём уменьшения сопротивления вращению за счёт использования складывающихся (сминаемых) ковшеобразных емкостей;A decrease in the minimum wave amplitude at which the installation begins to work and an increase in torque and efficiency rotors with elastic bucket-shaped containers by reducing rotation resistance due to the use of folding (crumpled) bucket-shaped containers;
Увеличение к.п.д. установки за счёт использования эффективного гидродинамического тормоза - подводных роторов;Increase in efficiency installations through the use of an effective hydrodynamic brake - underwater rotors;
Увеличении остойчивости ВЭУ к опрокидыванию большими волнами за счёт расположения центра тяжести конструкции ниже уровня воды. Increased stability of the wind turbine to capsize by large waves due to the location of the center of gravity of the structure below the water level.

Claims

Формула изобретения Claim
1. Устройство для преобразования энергии морских волн в механическую энергию, содержащее полунадводный ротор в виде множества ковшеобразных емкостей, которые циклически равномерно размещены вокруг в целом горизонтального вала с опорами вращения и жестко связаны с этим валом, отличающееся тем, что содержит подводный ротор, выполненный в виде множества профилированных лопаток, которые циклически равномерно размещены вокруг другого горизонтального вала с опорами вращения и жестко связаны с этим валом, при этом опоры вращения вала полунадводного ротора жестко связаны с опорами вращения вала подводного ротора посредством жесткого каркаса.1. A device for converting the energy of sea waves into mechanical energy, containing a semi-surface rotor in the form of a plurality of bucket containers, which are cyclically uniformly placed around a generally horizontal shaft with rotation bearings and are rigidly connected to this shaft, characterized in that it contains an underwater rotor made in in the form of a plurality of profiled blades that are cyclically uniformly placed around another horizontal shaft with rotation supports and are rigidly connected to this shaft, while the rotation shaft supports are half aqueous rotor rigidly connected with the supports of the rotation shaft of the rotor by means of underwater rigid skeleton.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что вал полунадводного ротора кинематически связан с валом подводного ротора для согласования вращения роторов и суммирования создаваемых ими вращающих моментов.2. The device according to p. 1, characterized in that the shaft of the semi-surface rotor is kinematically connected with the shaft of the underwater rotor to coordinate the rotation of the rotors and summarize the torques created by them.
3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что кинематическая связь валов роторов выполнена в виде кривошипно-шатунного механизма.3. The device according to p. 2, characterized in that the kinematic connection of the shafts of the rotors is made in the form of a crank mechanism.
4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что имеет вторую идентичную пару из полунадводного ротора и подводного ротора, при этом опоры вращения роторов второй пары жестко связаны с опорами вращения валов роторов первой пары посредством общего жесткого каркаса.4. The device according to p. 1, characterized in that it has a second identical pair of semi-surface rotor and underwater rotor, while the rotor bearings of the second pair are rigidly connected to the rotational bearings of the rotors of the first pair by means of a common rigid frame.
5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что валы всех роторов кинематически связаны друг с другом обеспечения согласованного вращения всех роторов и суммирования создаваемых ими вращающих моментов.5. The device according to p. 4, characterized in that the shafts of all the rotors are kinematically connected to each other to ensure a coordinated rotation of all the rotors and to summarize the torques created by them.
6. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что ковшеобразные емкости и профилированные лопатки роторов второй пары ориентированы зеркально по отношению к соответственно ковшеобразным емкостям и профилированным лопаткам соответствующего ротора первой пары. 6. The device according to p. 4, characterized in that the bucket-shaped containers and profiled blades of the rotors of the second pair are oriented mirror-wise to the corresponding bucket-shaped containers and shaped blades of the corresponding rotor of the first pair.
7. Устройство по одному из пп.1-6, отличающееся тем, что роторы имеют в целом форму удлиненных цилиндров с множеством ковшеобразных емкостей на боковой поверхности.7. The device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the rotors are generally in the form of elongated cylinders with many bucket containers on the side surface.
8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что длина цилиндров составляет 5 - 80 м.8. The device according to claim 7, characterized in that the length of the cylinders is 5 to 80 m
9. Устройство по п.6, отличающееся тем, что для обеспечения синхронного и противоположного направление вращения и суммирование вращающих моментов, на валах надводных или подводных роторов первой и второй пар установлены зубчатые шестерни, находящихся в зацеплении друг с другом.9. The device according to claim 6, characterized in that to ensure synchronous and opposite direction of rotation and the summation of the torques, on the shafts of the surface or underwater rotors of the first and second pairs are installed gears meshing with each other.
10. Устройство по п.7, отличающееся тем, что ковшеобразные емкости и/или профилированные лопатки изготовлены из эластичного материала с возможностью изменять свою форму в зависимости от направления движения набегающего потока воды.10. The device according to claim 7, characterized in that the bucket-shaped containers and / or profiled blades are made of elastic material with the ability to change their shape depending on the direction of movement of the incoming water flow.
11. Устройство по одному из п.п.1-10, отличающееся тем, что входные отверстия ковщеобразных емкостей по крайней мере частично обращены к обращенному навстречу волнам концу надводного ротора. 11. The device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the inlet openings of the bucket-shaped containers are at least partially facing the end of the surface rotor facing the waves.
PCT/IB2007/003078 2006-11-03 2007-10-16 Device for converting sea wave energy into mechanical power WO2008053293A2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UA2006011583 2006-11-03
UAA200611583 2006-11-03

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2008053293A2 true WO2008053293A2 (en) 2008-05-08
WO2008053293A3 WO2008053293A3 (en) 2008-10-16

Family

ID=39344649

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/IB2007/003078 WO2008053293A2 (en) 2006-11-03 2007-10-16 Device for converting sea wave energy into mechanical power

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2008053293A2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2002458A (en) * 1977-08-13 1979-02-21 Sandgaenger K Power station
WO1981002329A1 (en) * 1980-02-13 1981-08-20 F Wincrantz Method and device for converting wave energy
US4843249A (en) * 1988-08-09 1989-06-27 Bussiere Jean L Hydroelectric system
SU1831007A1 (en) * 1989-05-22 1996-06-20 Казахский политехнический институт им.В.И.Ленина Wave-electric power plant

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2002458A (en) * 1977-08-13 1979-02-21 Sandgaenger K Power station
WO1981002329A1 (en) * 1980-02-13 1981-08-20 F Wincrantz Method and device for converting wave energy
US4843249A (en) * 1988-08-09 1989-06-27 Bussiere Jean L Hydroelectric system
SU1831007A1 (en) * 1989-05-22 1996-06-20 Казахский политехнический институт им.В.И.Ленина Wave-electric power plant

Also Published As

Publication number Publication date
WO2008053293A3 (en) 2008-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7525214B2 (en) Wave-power system and method for generating energy at constant rotational speed at variable significant wave heights and periods
EP2467593B1 (en) Wave action electric generating system
EP2640964B1 (en) Device for converting the power of sea wave motion
EP2580467B1 (en) A floating vessel that converts wave energy at sea into electrical energy
EP2496828A2 (en) Wave energy conversion device
CN102597496B (en) Utilize kinetic energy produced by the apparent motion of liquid, fluid or its similar material to drive electric power generation or the device of output power
CN110949633A (en) Barge type floating fan system and floating fan platform
KR101029843B1 (en) Tidal power generating apparatus
CA3005792C (en) An apparatus for power generation from the surface ocean waves in deep seas
EP3368719B1 (en) Shore protection infrastructure equipped with means for recovering energy from wave motion
WO2008053293A2 (en) Device for converting sea wave energy into mechanical power
JP2013525670A (en) A system for generating energy from ocean waves
KR101763802B1 (en) Hybrid wind wave power plant
RU2775945C1 (en) Wave unit
JP2003206845A (en) Wave force energy converter
EP3164597B1 (en) Device for generating hydro-electric energy
RU2789702C1 (en) Coastal wave power plant
WO2010122566A2 (en) Movable water turbine for power generation from sea waves/flowing water
WO2004094815A1 (en) Apparatus for converting of water surface waves energy into mechanical energy
CN215333220U (en) Power generation device
RU2791367C1 (en) Wave plant
RU59744U1 (en) WAVE POWER INSTALLATION
WO2013180680A2 (en) A propeller capable of performing fluid motion energy conversion
JPS588271A (en) Wave power generating device
EP3269973B1 (en) System for extracting potential and kinetic energy from sea waves

Legal Events

Date Code Title Description
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 07825379

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 07825379

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2