Волновая энергетическая установка

Авторы патента:

Александров Евгений Геннадьевич (RU)

F03B13/12 - использующие энергию волн или приливов

Владельцы патента RU 2478827:

Акимов Александр Петрович (RU)
Павлов Иосиф Александрович (RU)

Изобретение относится к гидроэнергетике и может быть использовано в волновых энергетических установках. Установка содержит частично заполненный жидкостью плавучий корпус, расположенный в нем плоский поплавок, центральная часть которого соединена при помощи гибкого элемента с дном корпуса. По линии диаметра верхней поверхности поплавка на одинаковом удалении от ее центра закреплены две перпендикулярные к поверхности поплавка стойки. Верхний конец одной стойки снабжен верхним гибким элементом, который натянут, намотан в направлении движения часовой стрелки на верхнюю часть катушки, и конец намотанного участка закреплен на ней. Верхний конец другой стойки снабжен нижним гибким элементом, который натянут, намотан в направлении против движения часовой стрелки на нижнюю часть катушки, и конец намотанного участка закреплен на ней, причем длины гибких элементов равны между собой. Катушка плотно насажена на вал вертикально размещенного электрического генератора. Средняя часть катушки, верхний торец верхней части, нижний торец нижней части катушки снабжены ребордами. В плоскости размещения стоек на нижней поверхности поплавка со смещением от ее центра закреплен киль. Изобретение направлено на повышение надежности установки при изменении направления движения волн. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к гидроэнергетике и может быть использовано в волновых энергетических установках.

Известна волновая энергетическая установка, содержащая частично заполненный жидкостью плавучий корпус и расположенный в нем преобразователь, связанный с валом отбора мощности (см. US 4207739 А, 17.06.1980, F03B 13/12).

Однако такая установка имеет низкий коэффициент полезного действия из-за значительных гидравлических потерь при движении жидкости между камерами, а также вследствие неэффективного воздействия переменного низконапорного движения жидкости на гидротурбину.

Известна также волновая энергетическая установка, содержащая частично заполненный жидкостью плавучий корпус и расположенный в нем преобразователь, связанный с валом отбора мощности и выполненный в виде плоского поплавка, центральная часть и противоположные края которого соединены при помощи гибких элементов соответственно с дном корпуса и валом (см. SU 1150393 А, 15.04.1985, F03B 13/12).

Недостатком известной волновой энергетической установки является низкая надежность при изменении направления движения волн, так как работа установки осуществляется лишь в случае движения волн вдоль плоскости размещения гибкого элемента, перекинутого через зубчатое колесо, соединенное с валом электрического генератора.

Целью изобретения является повышение надежности установки при изменении направления движения волн.

Поставленная цель достигается тем, что в волновой энергетической установке, содержащей частично заполненный жидкостью плавучий корпус, расположенный в нем плоский поплавок, центральная часть которого соединена при помощи гибкого элемента с дном корпуса, согласно изобретению, по линии диаметра верхней поверхности поплавка на одинаковом удалении от ее центра закреплены две перпендикулярные к поверхности поплавка стойки, верхний конец одной из них снабжен верхним гибким элементом, который натянут, намотан в направлении движения часовой стрелки на верхнюю часть катушки, и конец намотанного участка закреплен на ней, верхний конец другой стойки снабжен нижним гибким элементом, который натянут, намотан в направлении против движения часовой стрелки на нижнюю часть катушки, и конец намотанного участка закреплен на ней, причем длины гибких элементов равны между собой, а катушка плотно насажена на вал вертикально размещенного электрического генератора.

Кроме того, средняя часть катушки, верхний торец верхней части, нижний торец нижней части катушки снабжены ребордами.

Кроме того, в плоскости размещения стоек на нижней поверхности поплавка со смещением от ее центра закреплен киль.

На чертеже изображена предлагаемая энергетическая установка.

Установка включает частично заполненный жидкостью плавучий корпус 1, размещенный в нем плоский поплавок 2, центр нижней поверхности которого посредством гибкого элемента 3 соединен с дном корпуса 1.

По линии диаметра верхней поверхности поплавка 2 на одинаковом удалении от ее центра закреплены две перпендикулярные к поверхности поплавка 2 стойки 4 и 5, верхний конец стойки 4 снабжен верхним гибким элементом 6, который натянут, намотан в направлении движения часовой стрелки на верхнюю часть катушки 7, и конец намотанного участка закреплен на ней.

Верхний конец стойки 5 снабжен нижним гибким элементом 8, который натянут, намотан в направлении против движения часовой стрелки на нижнюю часть катушки 7, и конец намотанного участка закреплен на ней. Катушка 7 плотно насажена на вал вертикально размещенного электрического генератора 9.

В средней части катушки, между верхней и нижней ее частями, выполнена реборда 10, причем верхний торец верхней части, нижний торец нижней части катушки 7 снабжены ребордами 11 и 12 соответственно.

Нижняя поверхность поплавка 2 снабжена килем 13, закрепленным в плоскости размещения стоек 4 и 5 со смещением от центра нижней поверхности поплавка 2.

Установка работает следующим образом.

При волнении корпус 1 испытывает качку. Частично заполняющая корпус 1 жидкость перемещает края поплавка 2.

Если движение волн происходит в направлении со стороны стойки 4 в сторону стойки 5, то край поплавка 2 со стойкой 4 оказывается в верхнем положении и ближе к генератору 9, а край поплавка 2 со стойкой 5 оказывается в нижнем положении и дальше от генератора 9. Так как верхний конец стойки 5 снабжен нижним гибким элементом 8, который натянут, намотан в направлении против движения часовой стрелки на нижнюю часть катушки 7, и конец намотанного участка закреплен на ней, то за счет силы упругости гибкого элемента 8 его намотанный участок сходит с нижней части катушки 7, распрямляясь и следуя за стойкой 5, будет создавать крутящий момент на катушке 7 и валу генератора 9 и приводить их во вращение в направлении движения часовой стрелки. Посредством создаваемого на катушке 7 крутящего момента одновременно происходит дополнительное наматывание гибкого элемента 6 на верхнюю часть катушки 7.

При противоположном направлении движения волн, т.е. со стороны стойки 5 в сторону стойки 4, край поплавка 2 со стойкой 5 оказывается в верхнем положении и ближе к генератору 9, а край поплавка 2 со стойкой 4 оказывается в нижнем положении и дальше от генератора 9. Верхний конец стойки 4 влечет за собой гибкий элемент 6, намотанный в направлении движения часовой стрелки на верхнюю часть катушки 7 и закрепленный на ней. При этом он, распрямляясь и следуя за стойкой 4, будет создавать крутящий момент на катушке 7 и валу генератора 9 и приводить их во вращение. При этом происходит дополнительное наматывание гибкого элемента 8 на нижнюю часть катушки 7.

Если движение волн происходит в направлении от наблюдателя, то волны оказывают давление на киль 13, закрепленный в плоскости размещения стоек 4 и 5 на нижней части поплавка 2. Так как киль 13 закреплен со смещением от центра нижней части поплавка, то от силы давления волн создается крутящий момент, направленный против движения часовой стрелки, под действием которого осуществляется поворот киля 13 на 90° совместно с поплавком 2, стойками 4 и 5, находящимися одновременно и в колебательном движении. При этом гибкие элементы 6 и 8, вовлекаемые верхними концами стоек 4 и 5 в колебательное и вращательное движение, совершают работу по преодолению момента сопротивления на валу электрического генератора, а также по ориентированию киля 13 в направлении движения волн.

При дальнейшем волнении жидкости работа энергетической установки осуществляется так же, как это было описано в случае движения волн в направлении со стороны стойки 4 в сторону стойки 5.

Если движение волн происходит в направлении на наблюдателя, то волны, оказывая давление на киль 13, поворачивают его на 90° и вместе с ним поплавок 2, стойки 4 и 5 в направлении движения часовой стрелки. При этом гибкие элементы 6 и 8, находящиеся в колебательном и вращательном движении, совершают работу по преодолению момента сопротивления на валу электрического генератора, а также по ориентированию киля 13 в направлении движения волн.

Если волнение жидкости продолжается, то работа энергетической установки осуществляется так же, как это было описано выше для случая движения волн в направлении со стороны стойки 4 в сторону стойки 5.

Выполнение гибких элементов 6 и 8 одинаковой длины способствует устойчивой работе установки.

Закрепление концов их намотанных участков в соответствующих частях катушки 7, между которыми предусмотрена реборда 10, а также то, что верхний торец верхней части и нижний торец нижней части катушки имеют реборды 11 и 12, предотвращают сход гибких элементов с катушки 7.

Киль 13, закрепленный на нижней части поплавка 2, со смещением от его центра, в плоскости расположения стоек 4 и 5, обеспечивает ориентирование поплавка в направлении движения волн и способствует повышению надежности установки.

Таким образом, предлагаемая волновая энергетическая установка позволяет повысить надежность, обеспечивая устойчивую работу при изменении направления движения волн.

1. Волновая энергетическая установка, содержащая частично заполненный жидкостью плавучий корпус, расположенный в нем плоский поплавок, центральная часть которого соединена при помощи гибкого элемента с дном корпуса, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности, по линии диаметра верхней поверхности поплавка на одинаковом удалении от ее центра закреплены две перпендикулярные к поверхности поплавка стойки, верхний конец одной из них снабжен верхним гибким элементом, который натянут, намотан в направлении движения часовой стрелки на верхнюю часть катушки, и конец намотанного участка закреплен на ней, верхний конец другой стойки снабжен нижним гибким элементом, который натянут, намотан в направлении против движения часовой стрелки на нижнюю часть катушки, и конец намотанного участка закреплен на ней, причем длины гибких элементов равны между собой, а катушка плотно насажена на вал вертикально размещенного электрического генератора.

2. Волновая энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что средняя часть катушки, верхний торец верхней части, нижний торец нижней части катушки снабжены ребордами.

3. Волновая энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что в плоскости размещения стоек на нижней поверхности поплавка со смещением от ее центра закреплен киль.

Изобретение относится к энергетике, в частности к прибойным гидроветроэлектростанциям, и предназначено для выработки электроэнергии за счет преобразования энергии прибойного потока и энергии отливов у берегов морей, океанов и крупных водоемов, а также энергии воздушного потока.

Проточная бесплотинная гидротурбина // 2466293

Изобретение относится к области малой гидроэнергетики, а конкретнее к проточным бесплотинным микрогидроэлектростанциям, предназначенным для преобразования речного потока в электроэнергию при использовании гидротурбин, погруженных в воду мелких рек и ручьев.

Волновая электростанция // 2443900

Изобретение относится к возобновляемым источникам энергии, в частности, для выработки электроэнергии путем использования энергии морских волн за счет образующихся вертикальных подъемов и спадов волн.

Наплавная приливно-отливная электростанция // 2441172

Ветроволновая энергетическая установка // 2435981

Изобретение относится к ветроволновой энергетике и может быть использовано для получения электрической энергии. .

Устройство для получения электрической энергии из морских волн // 2435068

Способ извлечения электрической энергии из морских течений // 2422671

Изобретение относится к области морской гидротехники и может быть использовано для преобразования морских течений в электрическую энергию. .

Электрогенератор гидроволновой штоковый сердечниковый // 2413868

Изобретение относится к области электротехники и гидроэнергетике, в частности к производству электроэнергии путем преобразования энергии вертикального волнения воды в электрическую энергию.

Электрогенератор гидроволновой стержневой сердечниковый // 2413089

Изобретение относится к области электротехники и гидроэнергетики, в частности к устройствам, представляющим собой электрогенераторы для производства электроэнергии путем преобразования энергии вертикального волнения воды в электрическую энергию.

Устройство для извлечения энергии из морских течений // 2401358

Изобретение относится к области морской гидротехники и предназначено для преобразования энергии морских течений (приливов, отливов) в электрическую энергию. .

Приводной механизм // 2478829

Изобретение относится к возобновляемым источникам энергии, в частности к устройствам, использующим энергию текущей воды и преобразующим ее в электрическую или механическую энергию

Приливно-волновая электростанция // 2507412

Изобретение относится к области электротехники, разрабатывающей устройства генерирования электроэнергии от возобновляемых источников. Приливно-волновая электростанция выполнена на базе двух турбин 1 и 2. Каждая из турбин 1 и 2 имеет по меньшей мере два диска 3, связанных между собой осями 4, на которых шарнирно закреплены лопатки 5, перемещение которых ограничено основным и дополнительным фиксаторами 6 и 7. Обе турбины 1 и 2 шарнирно установлены на единой оси 8, закрепленной в раме 9, часть которой фиксирована на дне, а другая часть включает площадку 10 на поверхности, где размещаются редуктор 11 и генератор 12. В одной турбине основные фиксаторы 6 расположены с правой стороны лопаток 5, тогда как у другой турбины основные фиксаторы 6 расположены с левой стороны лопаток 5. Смежные диски 3 турбин 1 и 2 снабжены основными коническими шестернями, между которыми установлены дополнительные конические шестерни, шарнирно закрепленные на оси 14, перпендикулярной единой оси 8 турбин 1 и 2. К одной из дополнительных конических шестерен жестко присоединён вал отбора мощности 13, выходящий на площадку 10 на поверхности. Изобретение направлено на обеспечение повышенного КПД за счет работы турбин в трех квадратах и при любом направлении потока при одновременном сохранении простоты конструкции. 6 ил.

Генератор гидроэлектроэнергии // 2518011

Изобретение относится к гидроэнергетике и, в частности, может быть использовано для получения дополнительной электроэнергии в водной акватории. Генератор содержит многоступенчатые бетонные тумбы, расположенные в два и более рядов таким образом, что тумбы второго и последующих рядов располагаются в промежутках между тумбами предшествующих рядов. На ступенях тумб установлены соединенные в единую энергетическую систему волновые электростанции. Волновые электростанции установлены на многогранных и многоярусных призмах вокруг генератора волн. Генератор волн выполнен в виде установленного на бетонной многоугольной призме 2 столба 3, на котором над поверхностью воды установлено в магнитном подшипнике вращающееся звездное, например четырехлучевое, колесо 4. К внешнему концу каждого луча колеса прикреплен посредством соединительного элемента 6 каменный или чугунный полированный шар 5. На внутренних боковых поверхностях звездного колеса выполнены желобы 7, расстояние между кромками которых больше диаметра шара 5. Длина соединительного элемента 6 больше расстояния от основания горизонтально расположенного желоба 7 звездного колеса до водной поверхности, но меньше глубины водоема. Грани многоугольной бетонной тумбы и многогранных призм, контактирующие с волнами, выполнены по форме параболы. Вал звездного колеса 4 соединен с валом двигателя 11, который подключен к выходу блока обработки и аккумулирования электроэнергии, соединенного с группой волновых электростанций. В водоеме звездное колесо 4 установлено так, чтобы шар 5 перемещался по его течению. Соединительный элемент 6 выполнен в виде каната, или троса, или веревки. На водной поверхности в зоне затухающих волн расположены аналогичные группы волновых электростанций. Обеспечивается возможность использования различных природных водоемов, озер, прудов, рек и других водных акваторий для получения гидроэлектроэнергии и повышается эффективность их использования. 3 ил.

Гидроэнергетическая система // 2518438

Изобретение относится к гидроэнергетике и, в частности, может быть использовано для получения дополнительной электроэнергии на различных водных акваториях. Гидроэнергетическая система содержит многоступенчатые бетонные тумбы, расположенные в два и более рядов таким образом, что тумбы второго и последующих рядов располагаются в промежутках между тумбами предшествующих рядов. На ступенях тумб установлены соединенные в единую энергетическую систему волновые электростанции, поплавки которых плавают на волнах. Тумбы выполнены в виде многоступенчатых многогранных призм, например шестигранных, и расположены вокруг генератора волн. Генератор волн выполнен в виде установленного на бетонном многогранном, например шестигранном, основании 3 столба 2, на котором, над поверхностью воды, размещен резервуар для воды 5 с манжетами 6 на его верхней кромке и коническим патрубком 7 в днище, и насос 8 для подачи воды в резервуар. Грани призм и бетонного основания 2, контактирующие с водой, имеют форму параболы. Все волновые электростанции соединены с блоком аккумулирования и распределения электроэнергии, который подключен к насосу. Группы соседних многогранных призм вокруг генератора волн располагаются в зонах затухающих волн. Обеспечивается возможность создания дополнительных источников генерации электроэнергии за счет использования волновых свойств различных природных водоемов, озер, прудов, рек и т.д. 3 ил.

Электрогидросистема // 2519842

Изобретение относится к гидроэнергетике и, в частности, может быть использовано для получения дополнительной электроэнергии на различных водных акваториях. Электрогидросистема содержит многоступенчатые бетонные тумбы, расположенные в два и более рядов, где тумбы второго и последующих рядов располагаются в промежутках между тумбами предшествующих рядов. На ступенях тумб установлены соединенные в единую энергетическую систему волновые электростанции, поплавки которых плавают на волнах. Тумбы выполнены в виде многоступенчатых, многогранных призм, например шестигранных, расположенных вокруг генератора волн. Генератор волн выполнен в виде установленного на бетонной многогранной, например шестигранной, платформе 2 двигателя 3, чей вал соединен с эксцентриком 4, на котором лежит штанга 5 с прикрепленным к ее концу шаром 6. Второй конец штанги закреплен на платформе. Вокруг генератора волн размещены волновые электростанции с поплавками на волнах, установленные на многоярусных, многогранных, например, шестигранных, призмах. Все волновые электростанции соединены с блоком аккумулирования и распределения электроэнергии, который, в свою очередь, подключен к двигателю. Соседние группы многогранных призм вокруг генератора волн расположены в зонах затухающих волн. Обеспечивается возможность создания дополнительных источников генерации электроэнергии за счет использования волновых свойств различных природных водоемов, озер, прудов, рек и т.д. 3 ил.

Русловая микрогидроэлектростанция // 2525776

Изобретение относится к гидроэнергетике и предназначено для обеспечения электрической энергией лагерей геологов, охотников, рыбаков, автономных туристов за счет преобразования энергии русловых потоков речек. Русловая микрогидроэлектростанция содержит гидротурбину с лопастями 1, генератор 7, установленный на понтоне 8 с якорным шестом 9. Расширяющиеся лопасти 1 выполнены изогнутыми по конической винтовой линии или по конической логарифмической спирали. Передние загнутые на 90° концы 2 лопастей 1 закреплены внутри кожуха 3 оголовка на фигурной втулке 4. Задние концы 5 лопастей 1 закреплены на крестовине 6. Изобретение направлено на создание переносной, быстроразборно-сборной, легкой и используемой на небольших реках и речках русловой микрогидроэлектростанции. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Волновая электростанция // 2536413

Изобретение относится к гидроэнергетике и может быть использовано в волновых и приливных энергетических установках, а также в качестве берегозащитного сооружения. Волновая электростанция содержит вертикальные направляющие стойки, поперечную балку, расположенную между ними, на которой установлены на расстоянии друг от друга два турбоагрегата. Поперечная балка выполнена с возможностью перемещения вертикально по стойкам на глубину погружения турбоагрегата в зависимости от высоты волн. Волновая электростанция дополнительно содержит две дамбы для прохода волны между ними, отражающие экраны, направляющие поток воды к турбоагрегатам и установленные на поперечной балке, выполненной в виде металлической фермы, и клапаны-затворы одностороннего действия, установленные на концах дамб. Турбоагрегаты выполнены с возможностью работы одного из них при движении волны к берегу, а другого от берега. Изобретение направлено на упрощение устройства, расширение диапазона и области его использования для преобразования в электрическую энергию, энергию волн и приливов. 3 ил.

Комбинированный преобразователь энергии волн // 2536754

Изобретение относится к области энергетики, в частности к средствам извлечения энергии морских волн в прибрежной зоне. Комбинированный преобразователь энергии волн в виде полого железобетонного массива 1, образующего бассейн, имеющий переднюю (обращенную к морю) стенку 4 с входными пластинчатыми клапанами 8 в подводной части и входным клапаном в верхней части и заднюю стенку 6 с выпускным водоводом и низконапорной гидротурбиной 11 в подводной части. Верхний клапан передней стенки 4 выполнен в виде наклоненного внутрь бассейна плавучего понтона 9 на шарнирном соединении. На верхней кромке задней стенки посредством шарнира прикреплена створка 12, возвышающаяся над поверхностью воды и удерживаемая в вертикальном положении упругими связями 13, способная раскачиваться гребнями крупных волн и имеющая дополнительное линейное устройство отбора мощности 14. Изобретение направлено на повышение эффективности отбора энергии волн, обеспечение автоматического регулирования и согласования работы комбинации различных рабочих элементов устройства. 1 ил.

Волновая и приливная энергетическая установка // 2545112

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к волновым и приливным энергетическим установкам. Волновая и приливная энергетическая установка содержит плавучий понтон 1 с закрепленным на нем хотя бы одним шкивом 2, хотя бы один вертикальный цилиндр 3, расположенный под водой и соединенный гибкой связью 4 с якорем 5, установленным на дно, поршень 6, оснащенный хотя бы одним штоком 8, размещенный внутри цилиндра 3 с возможностью возвратно-поступательного перемещения вниз под действием собственного веса или пружины и вверх под воздействием перемещения понтона 1, поднимаемого волной или приливом, что обеспечивает всасывание и удаление рабочей текучей среды из цилиндра 3 и подачу ее на электрогенератор или на берег. Цилиндр 3 выполнен с положительной плавучестью и расположен под водой полностью или частично либо выполнен с отрицательной плавучестью и установлен с закреплением на выровненное дно. Цилиндр 3 соединен со штоком поршня гибкой связью 7, перекинутой через шкив 2 понтона 1, в результате чего расстояние восходящего движения поршня 6 составляет ориентировочно два расстояния восходящего движения понтона 1. Изобретение направлено на обеспечение повышения КПД установки за счет увеличения амплитуды колебаний поршня. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Установка для использования энергии приливных течений // 2546174

Изобретение относится к области гидроэнергетики. Установка для использования энергии приливных течений включает ротор 1, состоящий из спиралевидных лопастей сегментного профиля, скрепленных траверсами с валом, и соединенный с ним генератор, установленный на платформе. Нижний конец вала ротора 1 и соединенный с ним генератор помещены в герметичную капсулу 2. Герметичная капсула 2 посредством двух цапф 3, выступающих с противоположных сторон ее внешней поверхности, оперта с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси, перпендикулярной направлению течения, на две опорные балки 4. Опорные балки 4 скреплены с цилиндрическими корпусами 5, оконечности которых связаны между собой соединительными балками 7 с поперечным сечением в виде сегмента, обращенного выпуклостью вниз и образующего с горизонтом угол α, обеспечивающий возникновение подъемной силы, направленной в сторону дна. Изобретение направлено на упрощение конструкции и позволяет расширить область применения предлагаемой установки, в которую включаются акватории с крупнотоннажным судоходством и покрытые льдом. 4 ил.