Преобразователь энергии морских волн

 

Использование: к области гидроэнергетики, в частности к устройствам для преобразования энергии волн в водоемах. Сущность изобретения: преобразователь энергии морских волн, содержащий буй, соединенный со штоком плунжерного насоса, водоподъемные трубы которого подключены к бассейну, сообщенному с гидроагрегатом, при этом преобразователь снабжен тремя равномерно расположенными по окружности сваями, соединенными между собой в надводной и подводной части посредством перекладин, предохранительными трубами и фильтром, буй размещен между сваями и перекладинами, а предохранительные трубы прикреплены к расположенным в подводной части перекладинам и охватывают водоподъемные трубы насоса с образованием кольцевого пространства, в верхней части которого установлен фильтр, а нижняя часть подключена ко входу насоса. 2 ил.

Изобретение относится к энергопреобразующей технике и может быть использовано для преобразования энергии морских волн в механическую или электрическую энергию в промышленно значимых масштабах.

Известна установка для получения энергии [1] устройство для рекуперации энергии [2] и проект (схема) использования гидроэнергии волнообразного движения [3] содержащие N узлов и ячеек: поплавок, рычажной механизм, опорные корпуса, поршневой насос, шток, два фильтра, линии от насоса к накопителю [1] сочлененные между собой шлангами два выносных фильтра для работы в воздушной среде [2] поршневой насос и цепи для крепления его корпуса к фундаментам, поплавок, удерживаемый на плаву только штоком, опоры на шарнирах [3] Недостатки установки [1] устройства [2] и проекта (схемы) [3] реализующие известные способы, обусловлены низкой производительностью и (или) очевидной неустойчивостью работы в условиях морской стихии.

Задачей изобретения является увеличение преобразуемой энергии морских волн, приходящейся на одну конструктивную единицу (энергопреобразующий модуль), повышение устойчивости и надежности работы в открытом море при всепогодных условиях.

Результат достигается тем, что в конструкции преобразователя энергии морских волн, содержащего три свая, предохранительные и подъемные трубы, фильтр, штанговый насос, шланг, полированный шток, канатную подвеску, канат, буй, три перекладины, ограничитель, выкидную трубку, обратные клапаны, общий коллектор, водосборную установку, гидроагрегат, на дне моря в шурфах по окружности равномерно укрепляют три свая, по центру которой в вертикальном положении устанавливают предохранительные, а в них подъемные трубы, между которыми, по ходу движения жидкости, размещают фильтр, чем обеспечивается очищение морской воды от содержащихся в ней органических и неорганических твердых примесей по ходу ее поступления в водоподъемные трубы. При этом возвратно-поступательное движение плунжеру насоса, при наличии волнений на поверхности моря, передается непосредственно буем, а гибкий режим откачки жидкости достигается благодаря тому, что длина хода полированного штока и число двойного хода плунжера насоса самоопределяется высотой и числом волн, проходящих через буй в единицу времени.

Плунжер насоса посредством штанг, полированного штока, канатной подвески непосредственно подвешен к бую, а предохранительные и в них водоподъемные трубы в вертикальном положении удерживаются тремя перекладинами, надетыми совместно с ограничителем на сваи. От разрушающих воздействий горизонтально составляющих усилий морских волн энергопреобразующий модуль предохраняется тем, все его компоненты, кроме буя, расположены под водой, а буй удерживается в замкнутом рабочем пространстве, ограниченным с боков - сваями, а сверху ограничителем.

На фиг.1 показано расположение и соединение узлов, ячеек и деталей установки подъема морской воды (энергопреобразующего модуля); на фиг.2 - технологическая схема сбора морской воды от помп и ее подача на гидроагрегат.

Преобразователь энергии морских волн содержит, например, буй 14, ограничитель 5, который одет на сваи 3, окружающие каждую из помп. При этом для увеличения суммарной преобразующей энергии морских волн энергопреобразующие модули включаются параллельно, для чего выкидные линии 7 от помп, снабженные обратными клапанами 19, подводятся к общему коллектору 20, идущему к водосборной установке, где морская вода поступает в бассейн 21, установленный на расчетной высоте L, а гидроагрегат 24-25 вращается напором воды при обратном ее течении из бассейна 21 по водосливному коллектору 23.

Преобразователь энергии морских волн функционирует следующим образом.

Предохранительные 2 и в них водоподъемные 1 трубы в вертикальном положении удерживаются расположенными вокруг них сваями 3, для чего пользуются перекладинами 4 и ограничителем 5. Высота l ограничителя 5 от верхней поверхности буя 14 устанавливается из того расчета, что при отсутствии волн на море она должна быть не более максимальной длины хода плунжера насоса 13.

Откачиваемая жидкость через тройник 6 поступает в выкидную линию 7. Для подвески водоподъемных труб 1 используется муфта 8, планшайба 10, а для уплотнения штока 11 сальник 12. Возвратно-поступательное движение плунжеру насоса 13, под воздействием вертикальных усилий морских волн, передается буем 14 посредством полированного штока 11 и штанг 15, которые подвеской 16 на канате 17 подвешены к бую 14. Морская вода на прием насоса 13 поступает через фильтр 18.

Выкидные линии 7 от аналогичных помп, снабженные обратными клапанами 19, под водой сочленены с общим коллектором 20, идущим в водосборный бассейн 21, установленный на расчетной высоте L. При обратном течении воды из бассейна 21 по водосливному коллектору 23 она вращает гидроагрегат (турбину 24 с генератором 25).

Преобразователь энергии морских волн, при объеме буя 14 в пределах нескольких единиц М³, обеспечивает подъем морской воды большего объема Q и на большую высоту L, чем у известных технических решений [1, 2, 3] а следовательно, доведения до промышленно значимого уровня вырабатываемой электроэнергии E ≡ Q∩L.. Кроме того, регулировкой расхода накопленной воды в бассейне 21 создается возможность продолжения выработки электроэнергии после прекращения волнений в море. При оптимальной плотности расположения множества энергопреобразующих модулей, удельная преобразуемая энергия, приходящаяся на единицу морской поверхности, получается значительно больше, чем у известных технических решений [1, 2, 3, Преобразователь энергии морских волн обладает устойчивостью от разрушающих воздействий горизонтально составляющих усилий морских волн, чему способствует, в частности, то, что степени свободы буя 14 единственного его компонента, расположенного не под водой ограничены размерами рабочего пространства внутри энергопреобразующего модуля. Благодаря чему, при любых измерениях направления или силы волн в отличии от известных технических решений [1, 2, 3] исключается опасность отклонения компонентов помпы от вертикали и сохраняется ординарность условий для работы насоса 13 в пределах номинального хода плунжера.

Надежность работы преобразователя энергии морских волн является следствием того, что: энергопреобразующий модуль не содержит сложную кинематику с вращающимися и поворотными узлами как в известных технических решениях [1, 2] компоненты энергопреобразующего модуля возвратно-поступательное движение совершают только в пределах номинального хода плунжера и только в ординарных условиях для работы насоса 13, вне зависимости от силы и направления ветра на море.

Ремонтопригодности преобразователя энергии морских волн в отличие от известных технических решений [1, 2, 3, способствует то, что все его компоненты, включая фильтр 18, размещены в едином корпусе, а выход насоса 13 к выкидной линии 7 и предохранительные трубы 2 к сваям 3 подсоединяются ближе к поверхности моря, что упрощает текущее обслуживание и монтажно-демонтажные работы с применением имеющихся на практике подъемных средств.

Источники 1. Заявка ФРГ N 236519, кл. F 03 B 13/12, 1975.

2. Заявка Франции N 2546238, кл. F 03 B 13/12, 1983.

3. Патент США N 4249084, кл. F 03 B 13/12, 1981.

Формула изобретения

Преобразователь энергии морских волн, содержащий буй, соединенный со штоком плунжерного насоса, водоподъемные трубы которого подключены к бассейну, сообщенному с гидроагрегатом, отличающийся тем, что он снабжен тремя равномерно расположенными по окружности сваями, соединенными между собой в надводной и подводной частях посредством перекладин, предохранительными трубами и фильтром, при этом буй размещен между сваями и перекладинами, а предохранительные трубы прикреплены к расположенным в подводной части перекладинам и охватывают водоподъемные трубы насоса с образованием кольцевого пространства, в верхней части которого установлен фильтр, а нижняя часть подключена к входу насоса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2