Волновая энергетическая установка

 

Использование: преобразование энергии волн в электрическую энергию, защита побережья от разрушения и в качестве понтонного моста. Сущность изобретения: установка содержит цилиндрический корпус (К) 1 с отсеками 2 плавучести и открытыми снизу волноприемными камерами 4, подключенными посредством ресивера (Р) 7 и клапанов 5 к турбине. Кроме того, установка снабжена швартовым устройством, килевой пластиной 11с плавучим якорем 10 в ее нижней части и проточным каналом а в центральной и боковым поплавком 12, соединенным со средней частью боковой стенки К 1. Камеры 4 и Р 7 расположены вдоль К 1 и имеют клиновидную форму, причем Р 7 образован стенками камер в верхней части К 1 и ориентирован сужением вниз, камеры - вверх, килевая пластина 11 шарнирно прикреплена к Р 7 в центральной зоне К 1, в нижней части К 1 выполнен редукционный клапан 14, сообщенный с окружающей ере дои На К 1 может быть на телах качения установлена горизонтальная мостовая площадка 16 1 з.п.ф-лы, 7 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

SU «1774061 А1 сч)л F 03 В 13/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР с» k

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ li » » t I l t l! Ü/ i

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4771256/29 (22) 18,12.89 (46} 07,11.92, Бюл. N. 41 (75) И.П»Ларин (56) Коробков В.А. Преобразование энергии океана. Л.: Судостроение, 1986, с, 150, 151, рис, 6.12. (54) ВОЛНОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТА.НОВКА (57) Использование: преобразование энергии волн в электрическую энергию, защита побережья от разрушения и в качестве понтонного моста, Сущность изобретения: установка содержит цилиндрический корпус (К)

1 с отсеками 2 плавучести и открытыми снизу волноприемными камерами 4, подключенными посредством ресивера (Р) 7 и

Изобретение относится к устройствах, использующим энергию морских волн, в частности к волновым энергетическим установкам, преобразующим энергию волн в электрическую энергию и энергию течений для организации обменных процессов в огражденных акваториях моря.

Известен преобразователь энергии морских волн, содержащий активный элемент, установленный в качающемся устройстве с накопителем энергии.

Преобразователь содержит также согласующий груз, который присоединен к активному элементу и обеспечивает увеличение эффективной массы качающегося устройства (см. заявку Франции N 2278942, кл.. F 03 В

13/12, 19.03.76), Однако известное устройство имеет низкую эффективность преобразования энергии морских волн в зле< цгическую в клапанов 5 к турбине. Кроме того, установка снабжена швартовым устройством, килевой пластиной 11 с плавучим якорем 10 в ее нижней части и проточным каналом à в центральной и боковым поплавком 12, соединенным со средней частью боковой стенки

К 1. Камеры 4 и P 7 расположены вдоль К 1 и имеют клиновидную форму, причем P 7 образован стенками камер в верхней части

К 1 и ориентирован сужением вниз, камеры — вверх, килейря пластина 11 шарнирно прикреплена к P 7 в центральной зоне К 1, в нижней части К 1 выполнен редукционный клапан 14, сообщенный с окружающей средой. Нэ К 1 может быть на телах качения установлена горизонтальная мостовая площадка 16. 1 з.п.ф-лы, 7 ил. значительной части диапазона изменяющихся параметров волн и по части их фаз.

Устройство осуществляет отбор энергии только преобразованием вертикальных перемещений подвижного активного элемента, кинематически сложно связанного с накопителем энергии и являющегося в определенной степени гасителем энергии волн за счет соответствующего увеличения эффективной массы, т.е. материалоемкости.

Известно устройство преобразования энергии волн, содержащее рычаг, поплавок для обеспечения плавучести и привод вращательного элемента (см. например, заявку

Франции М 2311195, кл. F 03 В 13/12, 14.02.77}, Тжже иавестен преобразователь энергии морских волн, включающий ресивер, нижняя часть которого связанная с дном стальным канатом, открыта l1 ча ично по1774061 гружена под уровнем моря, имеет конфузор

П-образной формы с изогнутой верхней частью по плавной кривой, сужающейся по ходу волны (см. например, авт. св. НРБ ¹

36734, кл, F 03 В 13/12, 16.01.85).

Однако указанные устройства не обеспечивают достаточно полную генерацию энергии во всем диапазоне изменения углов профиля волны на ее длине, вертикальных и траекторных колебаний частиц волны в фазах по ее высоте. Причем генерация энергии морских волн для каждого из известных устройств раздельно происходит лишь по углу волны или по определенному принятому параметру волны в наиболее эффективной области соответствующей изогнутой верхней части конфузора по плавной кривой, сужающейся по ходу волны, что ограничивает эффективность устройства во всех диапазонах параметров волн и увеличивает их материалоемкость на единицу снимаемой мощности, Ближайшим аналогом заявляемого устройства является волновая энергетическая установка, содержащая корпус с отсеками плавучести и открытыми снизу волноприемными камерами, подключенными посредством ресивера и клапанов к турбине (см.

Коробков В.А, Преобразование энергии океана. Л.: Судостроение, 1986, с. 150-151, рис. 6.12).

Однако неизменное расположение к фронту волны по ее амплитуде открытых снизу волноприемных камер известной волновой энергетической установки вынуждает к необходимости огибания волной стенок камер, а значит, или потерю части амплитуды этой волны на вершинах волн, или раскрытие и потерю части фазы волны на преобразование в энергию сжатия или разрежение на подошве волны. Постоянство расположения передней входной (боковой) стенки к фронту волны приводит к значительному ударно лу воздействию волны на эту стенку, а значит, и к потере энергии в части преобразования.ее в полезную.

Целью изобретения является снижение материалоемкости, повышение надежности и эффективности работы установки, а также расширение ее функциональных возможностей путем использования в качестве понтонного моста.

Цель достигается тем, что волновая энергетическая установка, содержащая корпуС с отсеками плавучести и открытыми снизу волноприемными камерами, подключенными посредством ресивера и клапанов к турбине, согласно изобретению. снабжена килевой плаСтиной с плавучим якорем в ее нижней части и проточным каналом в цент5

50 ральной и боковым поплавком, соединенным при помощи телескопического устройства со средней частью боковой стенки корпуса, который выполнен в виде цилиндра, а камеры и ресивер расположены вдоль последнего и имеют клиновидную форму, причем ресивер образован стенками камер в верхней части цилиндра и ориентирован сужением вниз, камеры — вверх, килевая пластина шарнирно прикреплена к ресиверу в центральной зоне цилиндра, а один из

KflBnBKoB выполнен редукционным, установлен в нижней части ресивера и сообщен с окружающей средой, при этом установка снабжена поворотным швартовым устройством. Установка также снабжена горизонтальной площадкой, установленной на корпусе на телах качения, гибкими связями, соединенными с краями площадки, и плавучим якорем.

На фиг. 1 изображена волновая энергетическая установка; на фиг. 2, 3 и 4 — ее упрощенная конструкция при работе на волнении; на фиг. 5 — установка с ее креплением к береговым (или стационарным) устройствам в плане; на фиг. 6 — то же, вид сбоку; на фиг, 7 — установка в плане при ее применении для изменения направления течения и для обмена масс морской воды огражденных акваторий, Волновая энергетическая установка содержит корпус 1 с отсеками 2 плавучести и диафрагмами 3, разделяющими корпус 1 на открытые снизу волноприемные камеры 4, которые снабжены обратными клапанами 5 забора воздуха из атмосферы и обратными клапанами 6 подачи сжатого воздуха в ресивер 7, который посредством трубопровода 8 подачи сжатого воздуха соединен с турбиной 9, Установка снабжена плавучим якорем

10, соединенным с корпусом 1 посредством. килевой пластины 11, снабженной проточным каналом а в центральной части, а также боковым поплавком 12, соединенным при помощи телескопического устройства 13 со средней частью боковой стенки корпуса 1, Корпус 1 выполнен в виде цилиндра, диаметр которого должен быть не менее максимальной высоты статистической волны.

Волноприемные камеры 4 и ресивер 7 расположены вдоль цилиндра корпуса 1 и имеют клиновидную форму, причем ресивер

7 образован стенками волноприемных камер 4 в верхней части цилиндра корпуса 1 и ориентирован сужением вниз, а камеры 4— сужением вверх и делят корпус 1 вдоль цилиндра на дискретные части. Килевая пластина 11 шарнирно прикреплена к ресиверу

7 в центральной зоне цилиндра, а один из клапанов 14 ресивера выполнен редукцион1774061 ным,,установлен в f.ro нижней части и сооб- обратные клапаны 5. Вследствие клиновидщен с окружающей средой. Для использова- ности верхних частей волноприемных камер ния установки B качестве понтонного моста 4 степень сжатия воздуха как минимум удна корпусе 1 сверху шарнирно на телах 15, ваивается, так как вода несжимаемая и текачения закреплена горизонтальная пло- 5 кучая и при переходе из прямоугольных щадка 16, соединенная гибкой связью 17 с частей камер 4 к клиновидной изменяет краями площадки 16 и с плавучим якорем форму, но сохраняет объем, чтоувеличивает

10, погруженным в слабоколеблющиеся суммарный столб воды и расширяетдиапаслои моря. Крепление волновойэнергетиче- зон работоспособности установки на слаской установки с береговым молом 18, на- 10 бом волнении. При этом генерация энергии пример., или стационарным устройством в волн происходит не только вследствие климоре осуществляется посредством поворот- новидности верхних частей камер 4, но и ного швартовного устройства, включающе- при поворотах этих камер поплавком 12, го связанные с береговым молом 18 (или следящим за углом волны, на 1/4 ее длины, стационарным устройством) длинные швар- 15 что суммарно увеличивает степень сжатия и товы 19 с компенсационным разгрузочным разрежения воздуха в этих камерах 4 в проустройс вом (на фигурах не показано), шпи- тивофазах волны. При создании в ресивере левым (или брашпильным) устройством 20 и 7 давления выше установленного для турбироульсами 21 на горизонтальных площад- ны 9 излишний воздух с частично попавшей ках 16. 20 водой через редукционный клапан 14 стравРабота волновой энергетической уста- ливаются в воду. Сохранению положения новки заключается в следующем, волновой энергетической установки в проКорпус 1 с помощью длинных шварто- тивофазах волны и неизменности оси корпувов 19, включающих компенсационные раз- са по высоте способствует инерционность грузочные устройства (не показанные на 25 корпуса 1, горизонтальной площадки 16, фигурах), закрепляется шарнирно с ограни- плавучего якоря 19, килевой пластины 11, а чением лишь одной степени свободы (по также присоединенных масс воды корпуса горизонту) к береговому молу или двум мо- 1, пластины 11 и плавучего якоря 10, погрулам при спаренном использовании двух женного в слабоколеблющиеся слои моря. корпусов, например, молом правого и лево- 30 Дискретность волноприемных камер 4 по гобереговбухты(нафигурахпоказаналишь отношению к диаметру цилиндрического установка одного корпуса). корпуса 1, имеющего диаметр не менее макКорпуса могут быть прикреплены к ста- симальной высоты волны, обеспечивает рационарному устройству, например, посере- ботоспособность при слабом волнении и дине бухты. Свободные концы швартовых 35 необходимую жесткость и прочность корпу19 посредством роульсов 21 подаются на са 1 при воздействии на него ударов волн. управляющие шпилевые(или брашпильные) Дискретность также увеличивает и обеспеустройства 20. Роульсы 21 устанавливаются чивает максимальную аккумуляцию энергии на горизонтальных площадках 16, Шпилями в волноприемных камерах 4 при сжатии воз20 корпус 1 (или корпуса 1) устанавливается 40 духа и заборе его при разрежении. При этом по фронту волны, Боковые поплавки 12 по- устанавливаются минимальные перепады средством подачи в телескопические уст- разностей давлений в смежных камерах 4. ройства 13 соответствующего давления При отсутствии волнения волновую устанавливаются в положение на подошве энергетическую установку используют для или вершине волны, т,е. 1/4 длины волны, 45 усиления обменных процессов, образуя в

При вертикальных колебаниях поплавка 12 сопряжении с берегом водообменный канал корпус 1 поворачивается вокруг своей про- Ь. Для этого установку фиксируют в наибодольной оси. При этом волноприемные ка- лее эффективном положении подострымугмеры 4 приоткрываются и уменьшают лом к течению и берегу (см. фиг. 7), При потерю амплитуд волны при прохождении в 50 установке двух корпусов 1 под таким углом них водных масс морской волны, которые все течение повернуто по всему сечению в ведут к увеличению, например, степени бухту, так как килевая пластина 11 плавучесжатия, а в волноприемных камерах 4, рас- го якоря 10 изменяет направление течения положенных с противоположной стороны и усиливает интенсивность обменных профронта волны, например. — к разрежению. 55 цессов акватории открытого мг рч с акватоСжатый воздух поступает через невозврат- рией огражденной бухты. При установке ный клапан б в ресивер 7, эагем через тру- корпуса 1 (корпусов 1) под тупым углом к бопровод 8 на турбину 9, а в волноприемных направлению течения образует .я отток закамерах 4, в которых воздух разрежен, про- стойных вод из акватории ol ра.к .ífoé бухисходит забор воздуха l13 атмосферы через ты за счет явления Tppffff "лпепфовогo

1774061 течения", в котором суммарный перенос морской воды, захваченной течением, происходит в перпендикулярном к нему направлении. B огражденных акваториях бухт при организации одностороннего притока или оттока образуются придонные противотечения, При установке двух корпусов 1 к береговым молам, одного под острым, другого под тупым углом к течению, образуется приток в огражденную акваторию по одной стороне и отток из огражденной акватории по другой ее стороне, что интенсифицирует в основном отток преимущественно поверхностных вод огражденной акватории. Такой обменный процесс при необходимости может быть более эффективен, если килевую пластину 11 выполнить из разрезных поворотных частей или отверстия а в центральной ее части выполнить закрывающимися штормовыми портиками (на фигурах не показаны). Устройство указанных дополнений в конструкцию при необходимости может быть использовано для снижения усилий на швартовые 19. Коммуникационная горизонтальная площадка 16 обеспечивает доступ к установке при ее эксплуатации, а также позволяет использовать ее в качестве понтонного моста. Для организации использования коммуникационных горизонтальных площадок 16 для пропуска транспортных средств, превышающих запас плавучести корпуса 1, достаточно к горизонтальным площадкам 16 установить дополнительные плавучести с противоположной стороны поплавка 12 (на фигурах не показаны)..

Предлагаемая волновая энергетическая установка позволяет получить электрическую энергию и одновременно решить вопрос защиты побережья, портов от разрушительных воздействий волн, улучшить обменные процессы в прибрежных зонах огражденных акваторий. Это позволяет сохранить биоциноз и бентос прибрежных зон, восстановить планктон огражденных бухт с нарушенной экологической обстановкой. Кроме того, волновая энергетическая . установка позволяет использовать ее в качестве разводных или поворотных мостов, сокращающих пути сообщения вдоль побе5 режья без обьезда заливов и бухт. Предлагаемая волновая энергетическая установка, снабженная горизонтальной площадкой, обеспечивает доступ к ее элементам в эксплуатации, улучшает организацию передачи

10 получаемой энергии на берег, что обеспечивается возможностью монтажа турбогенераторов на берегу.

Формула изобретения

1, Волновая энергетическая установка, 15 содержащая корпус с отсеками плавучести и открытыми снизу волноприемными камерами, подключенными посредством ресивера и клапанов к турбине, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью снижения материало20 емкости, повышения надежности и расши- рения диапазона работ, установка снабжена поворотным швартовым устройством, килевой пластиной с плавучим якорем в нижней ее части и проточным каналом

2р в центральной и боковым поплавком, соединенным при помощи телескопического устройства со средней частью боковой стенки корпуса, который выполнен в виде цилиндра, а камеры и ресивер расположены вдоль

30 последнего и имеют клиновидную форму, причем ресивер образован стенками камер в верхней части цилиндра и ориентирован сужением вниз, камеры — вверх, килевая пластина шарнирно прикреплена к ресиве35 ру в центральной зоне цилиндра, а один из клапанов выполнен редукционным, установлен в нижней части ресивера и ссюбщен с окружающей средой, 2.Установка поп. 1,отл ича ющаяся

40 тем, что, с целью расширения ее функциональных возможностей путем использования в качестве понтонного моста, установка снабжена горизонтальной площадкой, установленной на корпусе на телах качения, и

45 гибкими связями, соединенными с краями площадки и плавучим якорем.

1774061

17740б1

1774061

Фиг 7

Составитель И.Ларин

Техред M.Ìîðãåíòàë

Редактор С.Кулакова

Корректор А.Ворович

Заказ 3914

В

Тираж П

НИИПИ Государственног одписное в нного комитета по изобретениям и отк ь

113035 М Ж 35 Р а, -, аушская наб., 4/5

П роизводственно-l. — 1здэтельский комбинат "П город, ул.Гагарина, 101 атент, г. Уж