WO2017014711A1

WO2017014711A1 - Энергопоглащающий элемент овсянкина для волновых электростанций

Info

Publication number: WO2017014711A1
Application number: PCT/UA2015/000065
Authority: WO
Inventors: Вячеслав Викторович ОВСЯНКИН; Алексей Вячеславович ОВСЯНКИН
Original assignee: Вячеслав Викторович ОВСЯНКИН; Алексей Вячеславович ОВСЯНКИН
Priority date: 2015-07-21
Filing date: 2015-07-27
Publication date: 2017-01-26
Also published as: RU2693346C1

Abstract

Энергопоглащающий элемент волновой электростанция предназначен для преобразования энергии морских волн и течений, относится к области гидроэнергетики. Сутью предполагаемого изобретения, является создание конструкции энергопоглащающего элемента эффективно преобразующую энергию водных потоков. Поставленная цель достигается тем, что конструкция энергопоглащающего элемента позволяет ему, при воздействии волн и течений, принимать форму пространственной спирали с периодически повторяемыми восходящими - нисходящими участками, которые чередуются с участками цилиндрической спирали.

Description

ЭНЕРГОПОГЛАЩАЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ ОВСЯНКИНА

ДЛЯ ВОЛНОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Изобретение относится к области гидроэнергетики и может быть использовано для преобразования энергии морских волн и водных потоков в электрическую энергию.

Известно устройство для преобразования энергии волн водной поверхности, содержащее энергопоглащающий элемент, выполненный в виде гибкого продольного тела, свободно расположенного в пазах нескольких направляющих, каждая из которых имеет возможность вращаться вокруг общего вала, передавая осевой крутящий момент на вал только в одном направлении, и позволяет гибкому продольному телу принимать форму спирального ротора с параметрами, соответствующими размерам воздействующих волн (Овсянкин В.В. Патент Украины N° 56481).

А также, волновая электростанция с энергопоглащающим элементом, выполненным в виде гибкого продольного тела, которое состоит из отдельных плоских частей, связанных между собою внахлест веерообразно так, что они имеют возможность свободно перемещаться одна относительно другой вдоль продольной оси рабочего вала и с высокой жесткостью противостоять действию напора в перпендикулярном направлении (Овсянкин В.В. и др. Патент Украины N° 93495).

Также, известна волновая электростанция для водных потоков с энергопоглащающим элементом, выполненным в виде гибкого продольного тела, состоящего из отдельных частей ластообразной формы, имеющих хвостовики, которые вставляются в соответствующие гнёзда направляющих, а конструкция направляющих имеет такие гнёзда. При этом, для водных потоков с большим энергетическим потенциалом и с относительно стабильными характеристиками энергопоглащающему элементу придается форма пространственной спирали за счет предварительной фиксированной установки положения направляющих, при этом энергопоглащающий элемент может иметь два и более гибких продольных тела (Овсянкин В. В. и др. Патент Украины N° 108596).

Также, известна волновая электростанция с гидравлической трансмиссией, содержащая энергопоглащающие элементы, выполненные в виде гибкого продольного тела, в которой энергия вращения энергопоглащающих элементов преобразуется с помощью гидроцилиндров в энергию движения жидкости под давлением, при этом вращение энергопоглащающих элементов относительно горизонтального положения возможно, как в одном, так и в противоположном направлении на угол до 90 градусов и ось вращения может не совпадать с продольной осью рабочего вала (Овсянкин В.В и др. Патент Украины j\b 107856).

Указанные энергопоглащающие элементы волновых электростанций преобразуют энергию волн и течений и имеют либо предварительно заданную форму пространственной спирали (спирального ротора), либо приобретают её под воздействием набегающих волн и течений, однако при взаимодействии с потоком они имеют некоторые недостатки:

- не достаточно эффективное преобразование энергии по длине и сечению водных потоков;

- неравномерность нагрузок по длине энергопоглощающего элемента из-за того, что передние витки спирали воспринимают большее влияние потока.

Задачей изобретения является повышение эффективности преобразования энергии водных потоков.

Поставленная задача достигается тем, что в известной конструкции энергопоглащающего элемента волновой электростанции, выполненного в виде гибкого продольного тела, состоящего из отдельных, соединенных внахлест, перемещающихся относительно друг друга ластообразных частей, и установленного в направляющих, позволяющих гибкому телу принимать под воздействием волн и течений форму пространственной спирали, либо позволяют задавать такую форму предварительной жесткой фиксацией положения, передавая, при этом, крутящий момент на рабочий вал или на элементы гидравлической трансмиссии, вышеупомянутый энергопоглащающий элемент имеет по всей длине внешнего контура выступающие плавники, отстоящие друг от друга, которые создаются за счет придания специальной формы образующим плавник ластообразным лопастям, что позволяет энергопоглащающему элементу под воздействием волн и течений принимать форму пространственной спирали с периодически повторяющимися восходящими - нисходящими участками, чередующимися с участками цилиндрической спирали.

Указанная задача достигается также тем, что для акваторий с течением, как преобладающим фактором воздействия, энергопоглащающему элементу предварительно задается форма многозаходной пространственной спирали с жестко фиксированными параметрами, на которой имеется не менее двух восходящих - нисходящих участков спирали, головной и хвостовой, и расположенный между ними участок цилиндрической спирали.

Особенности и преимущества данного изобретения станут понятными из дальнейшего детального описания применения изобретения со ссылкой на чертежи, которые приведены ниже.

На чертежах:

на Фиг.1 показан энергопоглащающий элемент для акваторий, где основным фактором воздействия являются волны;

на Фиг.2 показан энергопоглащающий элемент для акваторий, где главным фактором воздействия являются течения.

Волновая электростанция работает следующим образом.

Водный поток (волны и течения), набегая на волновую электростанцию, воздействует гидравлическим напором на энергопоглащающие элементы, что создает осевой крутящий момент на рабочем валу или усилие на гидроцилиндрах гидравлической трансмиссии. Для акваторий, где основным фактором воздействия являются волны, энергопоглащающий элемент состоит из отдельных ластообразных частей с хвостовиками, соединённых внахлёст, свободно перемещающихся относительно друг друга и составляющих вместе гибкое продольное тело. Наличие на внешнем контуре энергопоглащающего элемента выступающих плавников, позволяет ему под воздействием волн и течений принимать форму пространственной спирали с периодическими повторяющимися восходящими - нисходящими участками, чередующимися с участками цилиндрической спирали.

Для акваторий, где главным фактором воздействия являются течения, энергопоглащающему элементу предварительно задается форма спирали с жестко фиксированными параметрами, на которой имеются восходящие - нисходящие участки спирали, чередующиеся с участками цилиндрической спирали.

Наличие на пространственной спирали энергопоглащающего элемента периодически повторяющихся восходящих - нисходящих участков способствуют закручиванию потока и увлечению его к последующим виткам спирали, что существенно повышает равномерность и эффективность отбора мощности потока по всей длине энергопоглащающего элемента.

Испытания макетов энергопоглащающего элемента такой конструкции на волнах показали высокую равномерность воздействия волны по всей длине энергопоглащающего элемента.

Испытания спирального ротора с четырьмя гибкими продольными телами и с жестко зафиксированными параметрами проводились на течениях в диапазоне скоростей до 3 м/с. Результаты подтвердили высокую надежность и эффективность работы ротора. Коэффициент отбора мощности потока составил 0,70, тогда как в известных конструкциях он не превышает 0,35.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Энергопоглащающий элемент волновой электростанции, выполненный в виде гибкого продольного тела, состоящего из отдельных, соединенных внахлест, перемещающихся относительно друг друга ластообразных частей, и установленного в направляющих, которые позволяют гибкому телу принимать под воздействием волн и течений форму пространственной спирали, либо позволяют задавать такую форму предварительной жесткой фиксацией положения и, при этом, передавать крутящий момент на рабочий вал или на элементы гидравлической трансмиссии, отличается тем, что энергопоглощающий элемент имеет по всей длине внешнего контура выступающие плавники, отстоящие друг от друга, которые создаются за счет придания специальной формы образующим плавник ластообразным лопастям, что позволяет энергопоглащающему элементу под воздействием волн и течений принимать форму пространственной спирали с периодически повторяющимися восходящими - нисходящими участками, чередующимися с участками цилиндрической спирали.

2. Конструкция энергопоглащающего элемента по п.1 отличается тем, что для акваторий с течением, как преобладающим фактором воздействия, энергопоглащающему элементу предварительно задается форма многозаходной пространственной спирали с жестко фиксированными параметрами, на которой имеется не менее двух восходящих - нисходящих участков спирали, головной и хвостовой, и расположенный между ними участок цилиндрической спирали.