Устройство для получения электрической энергии из морских волн

Авторы патента:

Петрашкевич Александр Валерьевич (RU)

Петрашкевич Валерий Вильгельмович (RU)

Панков Анатолий Михайлович (RU)

F03B13/12 - использующие энергию волн или приливов

Владельцы патента RU 2435068:

ЗАО "Инженерная консультационная компания "СОВИНТЕРВОД" (RU)

Устройство для получения электрической энергии из морских волн относится к области морской гидротехники и предназначено для преобразования энергии морских волн в электрическую энергию. Устройство для получения электрической энергии из морских волн включает корпус судна, несколько продольных каналов 2 в днище корпуса судна, гидрогенераторы 14, электрические аккумуляторы, электропривод 12 с гребным винтом 13. Продольные каналы 2 выполнены с уклоном в сторону кормы судна. Нижняя кромка входного носового отверстия 4 канала 2 размещена на отметке среднего значения уровня воды в море. В продольном канале 2 установлен круговой цилиндр с вертикальной осью с возможностью обтекания его по контуру потоком морской воды, в полости которого выполнены сообщающиеся между собой и продольным каналом трубопроводы. Гидрогенераторы 14 установлены на поперечном к продольному каналу трубопроводе. Изобретение направлено на получение электрической энергии, используемой непосредственно на месте ее производства для электропривода гребного винта судна. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Известен способ преобразования энергии качки плавающего судна (RU, патент №2046994 C1, F03В 13/12, 13/22, 1980 г.) путем использования энергии движения жидкости при качке через гидравлические турбины, установленные в парных водоводах, соединяющих противоположные отсеки бортовых цистерн, с целью увеличения мощности, цистерны размещают снаружи бортов, а гидравлические турбины устанавливают в конце водоводов у противоположных бортов.

Недостатками аналога являются: громоздкий корпус судна с учетом бортовых цистерн; сложновыполнимая конструкция соединения всех гидрогенераторов одного борта одним валом с корданными муфтами; опосредованное использование энергии морских волн.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является подводное судно (RU, патент №2095276 С1, В63G 8/00, 8/22, 1997 г.), содержащее корпус, внутри которого в продольной плоскости ниже ватерлинии размещена по крайней мере одна труба со сквозным каналом, в средней части которого установлена водяная турбина (гидротурбина) для обеспечения движения судна, связанная с силовой установкой, причем труба выполнена цилиндрического сечения, а в носовой и кормовой ее частях смонтированы шторки для герметического перекрытия канала трубы, а судно снабжено средством для удаления воды из трубы при закрытых шторках для создания судну положительной плавучести.

Недостатком прототипа является отсутствие приспособления для получения возобновляемой электрической энергии для силовой установки водной турбины.

Задача изобретения направлена на устранение указанных недостатков, полученная электрическая энергия используется непосредственно на месте ее производства для электропривода гребного винта судна. Гидрогенератор работает не только от напора волны, но и от вакуума в подводящем канале, который подсасывает жидкость, ускоряет движение потока и повышает эффективность работы.

Указанная задача решается в устройстве для получения электрической энергии из морских волн, включающем корпус судна, несколько продольных каналов в днище корпуса судна, гидрогенераторы, электрические аккумуляторы, электропривод с гребным винтом, согласно изобретению, продольные каналы выполнены с уклоном в сторону кормы судна, причем нижняя кромка входного носового отверстия канала размещена на отметке среднего значения уровня воды в море, в продольном канале установлен круговой цилиндр с вертикальной осью с возможностью обтекания его по контуру потоком морской воды, в полости которого выполнены, сообщающиеся между собой и продольным каналом, трубопроводы, гидрогенераторы установлены на поперечном к продольному каналу трубопроводе. Кроме того, внешняя боковая поверхность кругового цилиндра может быть выполнена из медно-никелевого сплава. Кроме того, устройство может быть снабжено системой тросов и якорей.

Устройство для получения электрической энергии из морских волн поясняется чертежами: на фиг.1 показано устройство, план; на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез по Б-Б на фиг.1 и на фиг.5; на фиг.4 - разрез по В-В на фиг.3; на фиг.5 показан вариант устройства, план; на фиг.6 - разрез по Г-Г на фиг.5.

Устройство для получения электрической энергии из морских волн включает: корпус судна 1, несколько продольных каналов 2 с уклоном в сторону кормы судна для прохода морской воды, направление движения которой показано стрелкой 3. Входное отверстие 4 продольного канала размещено в носовой части судна, причем нижняя кромка его размещена на отметке среднего уровня воды в море, а выходное отверстие 5 в кормовой части судна. В полости продольного канала установлен, с креплением к дну и потолку, круговой цилиндр 6 с вертикальной осью и возможностью обтекания его контура потоком морской воды. В полости кругового цилиндра размещены, сообщающиеся между собой и продольным каналом, продольный 7 и поперечный 8 трубопроводы, причем входные отверстия продольного трубопровода размещены с лобовой 9 и тыловой 10 сторон, а выходные отверстия 11 поперечного трубопровода - с боковых сторон кругового цилиндра. Электропривод 12 гребного винта 13 размещен в кормовой части судна. Гидрогенераторы 14 размещены на поперечных трубопроводах кругового цилиндра. Устройство снабжено системой тросов 15 и якорей 16 (фиг.5 и 6).

Работа устройства для получения электрической энергии из морских волн основана на теории обтекания круглого цилиндра реальным потоком жидкости. Известно, что давления по контуру круглого цилиндра, обтекаемого потоком, ось которого установлена в вертикальной плоскости, распределены не равномерно. С лобовой стороны 9 кругового цилиндра статическое давление равно полному давлению

Р₁=Р₀+ρV²/2,

где Р₀- атмосферное давление, V - скорость течения потока с лобовой стороны цилиндра. В точке 11 выхода потока имеет место максимальное отрицательное давление. В этом сжатом сечении имеет место максимальная скорость потока. За цилиндром с тыловой стороны 10 имеет место незначительное отрицательное давление, и связано оно с образованием обратных течений и завихрений потока. При обтекании контура кругового цилиндра 6 морской водой поток под положительным давлением Р₁ будет поступать во входное отверстие 9 и 10 продольного трубопровода 7 и выходить из выходного отверстия 11 поперечного трубопровода 8 в зону с максимальным отрицательным давлением (вакуум). Морской поток поперечного трубопровода 8 вращает рабочий орган гидрогенератора 14, который вырабатывает электрическую энергию. С целью исключения обрастания, боковая поверхность кругового цилиндра 6 выполнена из медно-никелевого сплава. Излишки электрической энергии накапливаются в аккумуляторах и используются в период отсутствия волнения на море.

Устройство может работать в качестве стационарной наплавной электростанции с подачей электричества потребителям на берег (фиг.5 и 6). Принцип ее работы описан выше.

Внедрение устройства для получения электрической энергии из морских волн позволит реализовать надежный и экономически выгодный способ получения электрической энергии. Следует отметить простоту устройства и надежность эксплуатации, включая осмотр, ремонт и замену оборудования, которое размещено в закрытом помещении и не подвержено внешним морским условиям.

1. Устройство для получения электрической энергии из морских волн, включающее корпус судна, несколько продольных каналов в днище корпуса судна, гидрогенераторы, электрические аккумуляторы, электропривод с гребным винтом, отличающееся тем, что продольные каналы выполнены с уклоном в сторону кормы судна, причем нижняя кромка входного носового отверстия канала размещена на отметке среднего значения уровня воды в море, в продольном канале установлен круговой цилиндр с вертикальной осью с возможностью обтекания его по контуру потоком морской воды, в полости которого выполнены сообщающиеся между собой и продольным каналом трубопроводы, гидрогенераторы установлены на поперечном к продольному каналу трубопроводе.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внешняя боковая поверхность кругового цилиндра выполнена из медно-никелевого сплава.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено системой тросов и якорей.

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. .

Способ и устройство для получения энергии // 2398130

Изобретение относится к области энергетики. .

Генератор электрического тока, его варианты и способы их установки // 2396673

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам, и касается особенностей выполнения генераторов электрического тока. .

Насос подъема воды для морской прибойно-волновой гидроэлектростанции // 2392484

Изобретение относится к области морской гидроэнергетики и может быть использовано для построения гидроэлектростанции, использующей энергию прибойной волны. .

Волновая энергетическая установка (варианты) // 2374484

Изобретение относится к области возобновляющихся источников энергии, а именно волновой энергии и преобразования ее в другие виды, преимущественно, в электрическую.

Волновое энергетическое устройство (варианты) // 2373424

Изобретение относится к области возобновляющихся источников энергии, а именно волновой энергии и преобразования его в другие виды, преимущественно в электрическую.

Генератор, работающий на морском течении // 2368799

Изобретение относится к конструкциям установок для преобразования энергии течения воды в электрическую энергию. .

Ветроволновая энергетическая установка // 2435981

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

Наплавная приливно-отливная электростанция // 2441172

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

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

Прибойная гидроветроэлектростанция // 2478826

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

Волновая энергетическая установка // 2478827

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

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.