WO2014042555A1 - Устройство для отбора энергии морских волн - Google Patents

Устройство для отбора энергии морских волн Download PDF

Info

Publication number
WO2014042555A1
WO2014042555A1 PCT/RU2013/000729 RU2013000729W WO2014042555A1 WO 2014042555 A1 WO2014042555 A1 WO 2014042555A1 RU 2013000729 W RU2013000729 W RU 2013000729W WO 2014042555 A1 WO2014042555 A1 WO 2014042555A1
Authority
WO
Grant status
Application
Patent type
Prior art keywords
energy
apparatus
connected
floating object
characterized
Prior art date
Application number
PCT/RU2013/000729
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Владимир Эдуардович ЕГУРНОВ
Владимир Васильевич КОТУНОВ
Original Assignee
Yegurnov Vladimir Eduardovich
Kotunov Vladimir Vasilyevich
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

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING WEIGHT AND MISCELLANEOUS 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
    • F03B13/16Adaptations 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 using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem"
    • F03B13/20Adaptations 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 using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" wherein both members, i.e. wom and rem are movable relative to the sea bed or shore
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING WEIGHT AND MISCELLANEOUS 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
    • F03B13/16Adaptations 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 using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem"
    • F03B13/18Adaptations 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 using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore
    • F03B13/1845Adaptations 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 using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom slides relative to the rem
    • F03B13/1855Adaptations 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 using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom slides relative to the rem where the connection between wom and conversion system takes tension and compression
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING WEIGHT AND MISCELLANEOUS 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
    • F03B13/16Adaptations 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 using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem"
    • F03B13/18Adaptations 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 using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore
    • F03B13/1845Adaptations 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 using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom slides relative to the rem
    • F03B13/1855Adaptations 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 using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom slides relative to the rem where the connection between wom and conversion system takes tension and compression
    • F03B13/186Adaptations 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 using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom slides relative to the rem where the connection between wom and conversion system takes tension and compression the connection being of the rack-and-pinion type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING WEIGHT AND MISCELLANEOUS 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
    • F03B13/16Adaptations 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 using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem"
    • F03B13/18Adaptations 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 using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore
    • F03B13/1845Adaptations 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 using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom slides relative to the rem
    • F03B13/1875Adaptations 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 using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom slides relative to the rem and the wom is the piston or the cylinder in a pump
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO MACHINES OR ENGINES OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, TO WIND MOTORS, TO NON-POSITIVE DISPLACEMENT PUMPS, AND TO GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/40Transmission of power
    • F05B2260/406Transmission of power through hydraulic systems
    • 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
    • Y02E10/38Wave energy or tidal swell, e.g. Pelamis-type

Abstract

Изобретение относиться к технике для получения электрической энергии путем преобразования энергии морских волн. Устройство для отбора энергии морских волн содержит плавучий объект (2) с размещенным на нем преобразователем энергии морских волн в электрическую энергию, включающем генератор (14). С преобразователем связан рабочий орган с возможностью относительного перемещения рабочего органа и плавучего объекта (2). Рабочий орган представляет собой погружной элемент с положительной плавучестью - гидродинамический экран (1), площадь проекции которого на плоскость, которая в рабочем положении устройства является горизонтальной плоскостью, больше каждой из площадей его проекций на две другие плоскости, перпендикулярные первой плоскости и друг другу, и который в рабочем положении расположен ниже дна плавучего объекта. Изобретение направлено на увеличение эффективности преобразования энергии за счет более полного отбора энергии на переменной по глубине плотности потока энергии.

Description

Устройство для отбора энергии морских волн

Изобретение относиться к технике для получения электрической энергии путем преобразования энергии морских волн.

Известен способ использования энергии морских волн (см. патент РФ N° 2221933, опуб. 20.01.2004) с помощью плавучестей путем передачи этой энергии на исполнительный механизм с помощью вертикальных штоков и зубчатой передачи. В устройстве, реализующем способ, плавучести, воспринимающие энергию волн, располагаются в направляющих шахтах, которые выполняют ажурными, передают энергию на исполнительный механизм с помощью зубчатых реек, которые устанавливают в коробчатых штоках с возможностью перемещения в них, и храповых шестерен, которые устанавливают на главный вал, при этом штоки располагают параллельно направляющим шахтам, вводят зубчатые рейки в зацепление с храповыми шестернями при движении плавучестей вверх и выводят их из зацепления при движении плавучестей вниз, аккумулируют механическую энергию на линии главного вала, который располагают горизонтально, с помощью маховика и передают ее через редуктор на электрогенератор.

Наиболее близким к предложенному устройству является волновой энергетический комплекс (см. патент РФ N° 2410489, опуб. 27.01.2011), который состоит из шарнирного дебаркадера, консоли, маятникового шарнира, аппарели и линейного генератора. Вдоль аппарели прикреплен шток, передающий механические колебания на магнитный сердечник линейного генератора. Линейный генератор расположен по оси движения штока, обозначенной углом наклона аппарели. Шток передает прямолинейные поступательные колебания на магнитный сердечник, который, перемещаясь внутри проводящей катушки (обмотке), находящейся в корпусе генератора, возбуждает ток.

Все известные устройства используют один из основных волновых эффектов - периодическое изменение уровня воды в точке относительно стабилизированного тела. В этих устройствах отбор волновой энергии происходит в виде работы, совершаемой волновым процессом над рабочим телом (рабочим органом волновой энергетической станцией (ВлЭС) - поплавком, понтоном, плавучестью). В свою очередь рабочее тело передает полученную энергию преобразователю механической энергии - генератору.

Функциональное выражение работы есть произведение силы на перемещение тела в направлении действия этой силы. Поэтому для отбора энергии помимо величины массовой или поверхностной силы значение также имеет и перемещение рабочего тела или рабочего органа.

В техническом объекте, где рабочее тело участвует в создании внутреннего потока энергии, существующего благодаря перемещению одного тела объекта относительно другого (ротор относительно статора - в волновом энергетическом комплексе по патенту РФ N° 2410489, зубчатая рейка относительно шестерни вала генератора - в устройстве по патенту РФ Ν° 2221933, поршень относительно цилиндра, гидравлический поток относительно лопастей винта или лопаток турбины в известных технических устройствах, например WAVESTAR), важно не само перемещение рабочего тела, а его перемещение относительно другого тела этого же объекта, в котором формируется внутренний поток энергии. Для формирования возможности относительного перемещения тел внутри одного объекта необходимо осуществление специального технического мероприятия - стабилизации одного из тел в земном пространстве.

В перечисленных решениях стабилизация предполагает фиксацию неподвижных элементов (цилиндр, статор), закрепленных на стационарных либо плавучих конструкциях. При этом размеры подвижных элементов - зубчатых реек, штоков поршня цилиндра, ротора и статора линейного генератора - имеют конструктивные особенности, ограничивающие их перемещения относительно высоты возникающего волнения, что является существенным недостатком и сказывается на надежности эксплуатации.

Основным недостатком подобных решений является то, что на неподвижные элементы, которые жестко крепятся на несущих конструкциях, передаются значительные нагрузки, связанные с сопротивлением генератора, что заставляет конструировать несущие конструкции массивными и, как следствие, дорогостоящими. Все перечисленные технологии имеют критические узлы перемещения рабочих органов и при возникновении значительных волновых колебаний вынуждены уходить в аварийный режим работы. Для них обязательно должны создаваться опорные конструкции.

Также значительным недостатком для подобных устройств являются ограничения, связанные с изменением уровня моря (приливы и отливы), что заставляет выполнять несущие конструкции с возможностью подъема и опускания, что сказывается на стоимости устройств и на величине эксплуатационных расходов.

Кроме того, учитывая распределение потока энергии по глубине распространения волны, для наиболее полного отбора мощности необходимо обеспечить взаимодействие рабочих органов ВлЭС с жидкостью по максимальному слою переноса энергии.

Однако, известные устройства поверхностного расположения (понтоны, поплавки, плывучести) работают с верхними слоями переноса энергии, а значительную часть на переменной по глубине плотности потока энергии пропускают.

Кроме того, принцип взаимодействия рабочих органов с волнами создает эффект генерации вторичной волны на выходе из ВлЭС, что существенно снижает область применения их как защитных устройств от пагубного воздействия штормов.

Задачей изобретения является улучшение эксплуатационных свойств ВлЭС.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в увеличении эффективности преобразования энергии за счет более полного отбора энергии на переменной по глубине плотности потока энергии. Кроме того, изобретение позволяет осуществить стабилизацию и взаимодействие рабочих органов ВлЭС, организующих поток и преобразование энергии, без использования опорных конструкций. Изобретение направлено на создание волновых энергетических станций, самонастраивающихся на изменение уровня моря вследствие возникновения прилива (отлива). Предлагаемое устройство исключает генерацию вторичной волны на выходе из ВлЭС, когда энергетические комплексы, состоящие из групп волновых станций, расположены вдоль линии берега и предназначены для защиты побережья от штормов.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для отбора энергии морских волн, содержащем плавучий объект с размещенным на нем преобразователем энергии морских волн в электрическую энергию и рабочий орган, связанный с преобразователем с возможностью относительного перемещения рабочего органа и плавучего объекта, согласно изобретению рабочий орган представляет собой погружной элемент с положительной плавучестью, площадь проекции которого на плоскость, которая в рабочем положении устройства является горизонтальной плоскостью, больше каждой из площадей его проекций на две другие плоскости, перпендикулярные первой плоскости и друг другу, и который в рабочем положении расположен ниже дна плавучего объекта.

Преобразователь энергии в одном варианте выполнения включает закрепленный на плавучем объекте гидроцилиндр со штоком, связанным с погружным элементом, и гидромотор, соединенный с генератором и сообщенный с гидроаккумулятором и баком, которые посредством трубопроводов и обратных клапанов сообщены с полостями гидроцилиндра.

Преобразователь энергии в другом варианте выполнения включает соединенную с генератором турбину, связанную с, по крайней мере, одним телескопическим насосом, соединенным с погружным элементом. Телескопический насос - это объемный насос возвратно-поступательного действия со ступенчатой (телескопической) связью.

Преобразователь энергии в третьем варианте выполнения включает линейный генератор с магнитным сердечником, соединенным с погружным элементом.

Преобразователь энергии в четвертом варианте выполнения включает соединенную с погружным элементом зубчатую рейку, зацепленную с шестерней, закрепленной на валу генератора. В частном случае погружной элемент может быть выполнен, по крайней мере, с одной поворотной створкой.

Устройство может быть снабжено шарнирно связанными между собой звеньями, каждое из которых расположено одним концом в соответствующем направляющем пазу погружного элемента, а другим концом - в соответствующем направляющем пазу плавучего объекта.

В другом варианте устройство может быть снабжено звеньями, каждое из которых одним концом жестко соединено с погружным элементом, а другим концом расположено в соответствующем направляющем пазу плавучего объекта.

Далее погружной элемент условно называется гидродинамическим экраном (ГДЭ).

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 показана схема предпочтительного варианта устройства с гидроцилиндром; на фиг. 2 - вид устройства на фиг. 1 сбоку; на фиг. 3 - вариант устройства с телескопическим насосом; на фиг. 4 - вариант устройства с линейным генератором; на фиг. 5 - вариант устройства с зубчатой рейкой; на фиг. 6 (а-е) - схема работы ГДЭ с поворотными створками: (а) и (б) - разрез и общий вид ГДЭ с закрытыми створками, (в) - ГДЭ с открытыми вверх створками; на фиг. 7 - вариант устройства с шарнирно соединенными звеньями; на фиг. 8 - вариант устройства со звеньями, жестко соединенными с ГДЭ; на фиг. 9 - схема действия сил на плавучий объект и ГДЭ; на фиг. 10 - проекции ГДЭ; на фиг. 11 - вариант выполнения ГДЭ с выемками на верхней и нижней сторонах.

Предпочтительный вариант устройства для отбора энергии морских волн содержит погружной элемент - гидродинамический экран (ГДЭ) 1 и плавучий объект 2, связанные между собой раздвижной связью (трансмиссией) - гидроцилиндром 3. ГДЭ 1 расположен в воде ниже дна плавучего объекта 2. Преобразователь энергии включает закрепленный на плавучем объекте 2 гидроцилиндр 3, шток 4 которого связан с ГДЭ 1, а корпус - с плавучим объектом 2, и гидромотор 14, соединенный с генератором 15 и сообщенный с гидроаккумулятором 12 и баком 13, которые посредством трубопроводов и обратных клапанов 5-8 сообщены с полостями гидроцилиндра 3.

В штоковой и бесштоковой полостях гидроцилиндра 3 создается гидростатическое нагнетание и разрежение, которые при помощи обратных клапанов 5 - 8 преобразуются в движение рабочей жидкости через патрубки 9 рабочего давления и заборные патрубки 10.

При движении плавучего объекта 2 вверх поршень 11 гидроцилиндра 3 будет совершать относительное перемещение вниз. При этом клапан 5 будет закрыт, а клапан 6 открыт, и жидкость поступает в гидроаккумулятор 12. В свою очередь, клапан 7 будет открыт, а клапан 8 закрыт, не пропуская жидкость из бака 13 в гидроцилиндр 3. Из бака 13 в гидроаккумулятор 12 организуется относительно равномерный поток рабочей жидкости необходимой мощности через гидромотор 14, который создает крутящий момент для вращения вала генератора 15, преобразующего механическую мощность в электроэнергию.

Преобразователь энергии морских волн в электрическую энергию включает раздвижную связь (трансмиссию) и генератор 15.

Раздвижная связь ГДЭ 1 и плавучего объекта 2 может быть выполнена также, например, в виде одного или нескольких телескопических насосов 16, которые перекачивают поток воды для вращения вала гидротурбины 17, связанной с генератором 15 (фиг. 3), или в виде штока 18 магнитного сердечника 19, перемещающегося в обмотке 20 линейного генератора (фиг. 4), или в виде зубчатой рейки 21, зацепленной с шестерней 22, закрепленной на валу генератора 15 (фиг. 5).

При любом варианте выполнения устройства при подъёме плавучего объекта (понтона) 2 на гребне волны ГДЭ 1 всей своей верхней поверхностью сопротивляется подъему, и в это время их раздвижная связь будет раскрываться. При погружении плавучего объекта (понтона) 2 в связи с тем, что ГДЭ 1 находиться в менее возмущённых слоях воды, нижняя его поверхность будет подвержена гидростатическому давлению, препятствующему погружению, и при этом раздвижная (телескопическая) система будет собираться, передавая механическую мощность через раздвижную трансмиссию генератору 15.

Раздвижная связь (трансмиссия) выполняет две функции, а именно функцию связи ГДЭ 1 с плавучим объектом 2 и функцию трансмиссии, транспортирующей возникающие механические усилия (механическую мощность) на систему преобразования механической мощности в электрическую энергию.

Механическая энергия волн имеет различные составляющие: потенциальную энергию положения, обусловленную разностью между уровнем гребня и ложбиной волны и гидростатическим давлением на горизонтальную поверхность, и кинетическую, связанную с энергией циркуляционного движения масс воды. Эффективно преобразовывать первую составляющую могут ВлЭС с одним плавучим объектом, тогда как использовать кинетическую энергию, т.е. энергию движущихся масс воды в волне могут погружные роторы и водяные колеса.

Использование устройства с ГДЭ 1, заглубленным в менее возмущенные слои воды и соединенным с плавучим объектом 2 динамической (раздвижной) связью, выполняющей функции крепления и телескопической трансмиссии, позволяет использовать обе составляющие механической энергии волн.

Это вызвано тем, что на заглубленный в менее возмущенные слои жидкости ГДЭ 1 воздействует циркуляционное движение частиц воды. При этом силы, воздействующие на ГДЭ 1 и плавучий объект 2, будут действовать разнонаправленно (фиг. 9). При подъемном усилии на плавучий объект 2 на ГДЭ 1 будут действовать силы вдавливания, особенно данный эффект будет значительным, если ГДЭ 1 будет смещен относительно плавучего объекта 2.

Площадь проекции ГДЭ 1 на плоскость, которая в рабочем положении устройства является горизонтальной плоскостью, больше каждой из площадей его проекций на две другие плоскости, перпендикулярные первой плоскости и друг другу (см. фиг. 10).

ГДЭ 1 имеет значительную площадь верхней и нижней поверхностей, каждая из которых всегда больше по площади, чем боковые, и которые могут рассчитываться в зависимости от рабочих параметров плавучего объекта 2, планируемой мощности и региона расположения ВлЭС. Верхняя и нижняя поверхности ГДЭ 1 размещаются горизонтально или под углом, определенным в соответствии с конструктивными особенностями ВлЭС.

Особенностью устройства является, что гидродинамический экран 1 обладает положительной плавучестью и при отсутствии волнения произвольно занимает стартовое положение, поднимаясь вверх и поднимая в собранное положение элементы трансмиссии, которыми могут являться элементы телескопического гидравлического насоса, либо рабочий шток гидравлической передачи, либо шток механической трансмиссии. ГДЭ 1 находится ниже плавучего объекта 2, следовательно, в менее возмущенных слоях воды. Величина погружения ГДЭ 1 и его нахождение относительно плавучего объекта 2 зависит от гидрологической ситуации в районе предполагаемого расположения ВлЭС и соотносится с установленной мощностью устройства и характером проектируемого взаимодействия с волновым режимом.

ГДЭ 1 может быть выполнен в виде объемного корпуса с внутренними полостями, либо монолитным из материала, плотность которого меньше плотности воды, что придает ему положительную плавучесть.

ГДЭ 1 может иметь различный обтекаемый профиль, например, двояковыпуклый сегментный профиль, как это показано на фиг. 1 , 3-9, или с одной стороны выпуклый, а с другой - выпукло-вогнутый сегментный профиль, как это показано на фиг. 2, или выпукло- вогнутый с обеих сторон сегментный профиль, как это показано на фиг. 11. Возможно выполнение ГДЭ плоским, но обтекаемая форма придает ему лучшие гидродинамические свойства.

ГДЭ 1 может иметь открытые полости (углубления, выемки) на верхней, или на нижней, или на обеих сторонах (см. фиг. 6 и фиг. 11) для увеличения гидравлического сопротивления подъему вверх при работе раздвижной связи на растяжение при перемещении плавучего объекта 2 вверх и гидравлического сопротивления вдавливанию при работе раздвижной связи на вдавливание, когда плавучий объект 2 перемещается вниз. ГДЭ 1 может иметь систему снижения давления (Pw) на его поверхность в случае возникновения волновой нагрузки и соответственно направленного усилия (F>), превышающих расчетные параметры (фиг. 6). Система представляет собой створки 23, шарнирно соединенные с краями 24 контура отверстий в ГДЭ 1 и открывающиеся при возникновении давления (Pw) на них больше расчетного. Открытие створок 23 может происходить известным способом автоматически, если поворотный шарнир 25, соединяющий створку 23 с контуром 24, выполнен в виде торсиона, рассчитанного на сопротивление напора массы воды определенной мощности и держащий створку 23 в закрытом состоянии, но поворачивая ГДЭ 1 в сторону избыточной силы давления (Pw) при возникновении нагрузок больше расчетных.

При этом раскрытие створки 23 будет тем больше, чем больше будет создаваться давление на нее. В результате чего будет происходить саморегулирование снижения действия силы на ГДЭ 1 вплоть до полного ее раскрытия.

Соответственно будет происходить снижение сопротивления ГДЭ 1 при полном раскрытии трансмиссии, что позволит избежать аварийного механического воздействия на элементы крепления и рабочие органы при возникновении волновых нагрузок превышающих расчетные.

Раскрытие створок 23 может происходить и в управляемом режиме при помощи управляемых гидравлических поворотных механизмов по показаниям тензометрических датчиков с сервера системы управления, которая может применяться для подобных устройств. ГДЭ 1 может быть оборудовано одной либо несколькими створками 23 в зависимости от расчетных и конструктивных особенностей. Створки 23 могут раскрываться вдоль оси ГДЭ 1 либо поперек, а также могут состоять из нескольких составляющих. Торсионы и поворотные механизмы могут располагаться вдоль одной из сторон створки 23 либо находиться в противоположных точках крепления створки 23 по оси поворота.

Система снижения давления на поверхность ГДЭ 1 в случае возникновения волновой нагрузки, превышающей расчетные параметры, может быть организована известным способом, например, фиксаторами в виде магнитной системы, состоящей из блоков постоянных магнитов.

Плавучий объект 2 быть соединен с одним или несколькими ГДЭ 1, в зависимости от конструктивных особенностей и предназначением ВлЭС. ГДЭ 1 может иметь одну либо несколько конструктивных связей в виде раздвижной трансмиссии с плавучим объектом 2, расположенным на поверхности моря.

Для придания устройству конструктивной прочности телескопическая раздвижная система крепления ГДЭ 1 может быть выполнена в виде звеньев 26, которые при шарнирном соединении между собой концами расположены в соответствующих направляющих пазах 27 и 28, выполненных соответственно в ГДЭ 1 и корпусе плавучего объекта 2 (фиг. 7). В другом варианте звенья 26 могут быть жестко закреплены на ГДЭ 1 и направляющих пазах 29 плавучего объекта 2 (фиг. 8).

Данная конструкция позволит перемещаться плавучему объекту 2 на волне относительно ГДЭ 1 , сохраняя при этом динамику трансформации потока энергии по вертикальной оси, обозначенной направлением силы (F) и сокращая поперечные нагрузки на все элементы конструкции.

Claims

Формула изобретения
1. Устройство для отбора энергии морских волн, содержащее плавучий объект с размещенным на нем преобразователем энергии морских волн в электрическую энергию и рабочий орган, связанный с преобразователем с возможностью относительного перемещения рабочего органа и плавучего объекта, отличающееся тем, что рабочий орган представляет собой погружной элемент с положительной плавучестью, площадь проекции которого на плоскость, которая в рабочем положении устройства является горизонтальной плоскостью, больше каждой из площадей его проекций на две другие плоскости, перпендикулярные первой плоскости и друг другу, и который в рабочем положении расположен ниже дна плавучего объекта.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что преобразователь энергии включает закрепленный на плавучем объекте гидроцилиндр со штоком, связанным с погружным элементом, и гидромотор, соединенный с генератором и сообщенный с гидроаккумулятором и баком, которые посредством трубопроводов и обратных клапанов сообщены с полостями гидроцилиндра.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что преобразователь энергии включает соединенную с генератором турбину, связанную, по крайней мере, с одним телескопическим насосом, соединенным с погружным элементом.
4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что преобразователь энергии включает линейный генератор с магнитным сердечником, соединенным с погружным элементом.
5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что преобразователь энергии включает соединенную с погружным элементом зубчатую рейку, зацепленную с шестерней, закрепленной на валу генератора.
6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что погружной элемент выполнен, по крайней мере, с одной поворотной створкой.
7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что снабжено шарнирно связанными между собой звеньями, каждое из которых расположено одним концом в соответствующем направляющем пазу погружного элемента, а другим концом - в соответствующем направляющем пазу плавучего объекта.
8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что снабжено звеньями, каждое из которых одним концом жестко соединено с погружным элементом, а другим концом расположено в соответствующем направляющем пазу плавучего объекта.
PCT/RU2013/000729 2012-09-14 2013-08-20 Устройство для отбора энергии морских волн WO2014042555A1 (ru)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012139309 2012-09-14
RU2012139309A RU2525986C2 (ru) 2012-09-14 2012-09-14 Устройство для отбора энергии морских волн

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014042555A1 true true WO2014042555A1 (ru) 2014-03-20

Family

ID=50278517

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2013/000729 WO2014042555A1 (ru) 2012-09-14 2013-08-20 Устройство для отбора энергии морских волн

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2525986C2 (ru)
WO (1) WO2014042555A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2952732A1 (en) * 2014-06-04 2015-12-09 Zakaria Khalil Doleh Shutter valve and device for generating energy from sea waves comprising such valves

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017003273A1 (ru) * 2015-07-01 2017-01-05 Некоммерческое Акционерное Общество "Казахский Национальный Исследовательский Технический Университет Имени К.И. Сатпаева" Министерства Образования И Науки Республики Казахстан Волновая электростанция на базе параллельного манипулятора

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU5581273A *
US7245041B1 (en) * 2006-05-05 2007-07-17 Olson Chris F Ocean wave energy converter
WO2010007418A2 (en) * 2008-07-14 2010-01-21 Marine Power Systems Limited Wave powered generator
RU92483U1 (ru) * 2009-08-10 2010-03-20 Ильдар Фанилевич Мотыгуллин Гидроволновой электрогенератор
WO2010086133A2 (de) * 2009-01-29 2010-08-05 Bärtle, Manfred Einrichtung zum umwandeln der wellenenergie von wasser in mechanische und/oder elektrische energie
US20110081259A1 (en) * 2008-05-14 2011-04-07 Gerald John Vowles Wave-powered, reciprocating hose peristaltic pump

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8084877B1 (en) * 2011-06-14 2011-12-27 Netanel Raisch Methods and devices for converting wave energy into rotational energy

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU5581273A *
US7245041B1 (en) * 2006-05-05 2007-07-17 Olson Chris F Ocean wave energy converter
US20110081259A1 (en) * 2008-05-14 2011-04-07 Gerald John Vowles Wave-powered, reciprocating hose peristaltic pump
WO2010007418A2 (en) * 2008-07-14 2010-01-21 Marine Power Systems Limited Wave powered generator
WO2010086133A2 (de) * 2009-01-29 2010-08-05 Bärtle, Manfred Einrichtung zum umwandeln der wellenenergie von wasser in mechanische und/oder elektrische energie
RU92483U1 (ru) * 2009-08-10 2010-03-20 Ильдар Фанилевич Мотыгуллин Гидроволновой электрогенератор

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2952732A1 (en) * 2014-06-04 2015-12-09 Zakaria Khalil Doleh Shutter valve and device for generating energy from sea waves comprising such valves
WO2015185543A1 (en) * 2014-06-04 2015-12-10 Doleh Zakaria Khalil Ibrahim Shutter valve and device for generating energy from sea waves comprising such valves

Also Published As

Publication number Publication date Type
RU2525986C2 (ru) 2014-08-20 grant
RU2012139309A (ru) 2014-03-27 application

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6857266B2 (en) Wave energy converter
US6812588B1 (en) Wave energy converter
Antonio Wave energy utilization: A review of the technologies
US6956300B2 (en) Gimbal-mounted hydroelectric turbine
Rhinefrank et al. Novel ocean energy permanent magnet linear generator buoy
Drew et al. A review of wave energy converter technology
US20100013229A1 (en) Hybrid wave energy plant for electricity generation
Falcão et al. Oscillating-water-column wave energy converters and air turbines: A review
US20090072540A1 (en) Movement and power generation apparatus
Whittaker et al. The development of Oyster—a shallow water surging wave energy converter
US7525214B2 (en) Wave-power system and method for generating energy at constant rotational speed at variable significant wave heights and periods
US4359868A (en) Ocean wave energy converter
US20130106105A1 (en) Multi-Megawatt Ocean Current Energy Extraction Device
Babarit et al. Declutching control of a wave energy converter
US20110042954A1 (en) Wave Action Electric Generating System
US20100283249A1 (en) System and method for conversion of ocean waves into usable mechanical energy
US4111610A (en) Wave-powered, pivoted float pumping system with increasing opposition to extreme movement of lever arm
US20110304144A1 (en) Method and apparatus for converting ocean wave energy into electricity
CN101012802A (zh) 浮体下挂液压缸式波浪能发电装置
CN102022248A (zh) 一种浮动式海浪发电系统
US20070207028A1 (en) Water current turbine
US20080217921A1 (en) Wave energy harnessing device
US20130008158A1 (en) Wave Energy Conversion Device
US7339285B2 (en) Hydroelectric wave-energy conversion system
WO2008063086A2 (en) Wave energy converter

Legal Events

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

Ref document number: 13837672

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase in:

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13837672

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 12.08.2015)

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13837672

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1