Прибойная гидроветроэлектростанция



Прибойная гидроветроэлектростанция
Прибойная гидроветроэлектростанция
Прибойная гидроветроэлектростанция
Прибойная гидроветроэлектростанция

 


Владельцы патента RU 2478826:

Иванайский Алексей Васильевич (RU)
Иванайская Татьяна Сергеевна (RU)

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. Прибойная гидроветроэлектростанция содержит платформу с прорезью, закрепленную на поверхности моря в его прибрежной полосе, роторную установку, размещенную в прорези платформы с нахождением ее части под водой и состоящую из двух роторов, зеркально расположенных на общем валу, механически связанном с валом электрогенератора, каждый из которых выполнен в виде диска с лопастями в форме аэродинамических крыльев, расположенными с зазором относительно общего вала, двух обтекателей, каждый из которых установлен на общем валу перед соответствующим ротором и охватывает зазор между внутренними кромками лопастей, и двух конфузоров, и дополнительную притопленную платформу, закрепленную перед платформой со стороны моря. Торцы лопастей роторов выполнены скошенными к оси общего вала. Конфузоры установлены на периферийных частях торцов лопастей роторов с образованием зазора с соответствующим обтекателем. Изобретение направлено на повышение полноты совместного использования энергии прибойного потока, отливов и воздушного потока, а также упрощение конструкции прибойной гидроветроэлектростанции и ее эксплуатации. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

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.

Известна мобильная гидроветроэлектростанция, содержащая роторные ветроэнергетические установки, расположенные на палубах параллельно установленных лодок, между которыми расположены магнитно-электрические генераторы, кинематически связанные с ветроэнергетическими установками, что обеспечивает выработку электроэнергии одновременно от скоростного напора ветра и воды, а при отсутствии ветра гидроветроэлектростанция работает как гидроэлектростанция (см. патент РФ на полезную модель №107828, МПК F03D 3/00, опубл. 27.08.2011).

Недостатками известной гидроветроэлектростанции являются сложность конструкции и как следствие ненадежность ее работы.

Известна прибойная гидроэлектростанция, содержащая расположенную под водой волноприемную лопасть, установленную с возможностью качания вокруг оси, гидравлический насос и гидравлический двигатель с электрогенератором. Волноприемная лопасть выполнена со встроенным в ее средней части гидроаккумулятором и сливным баком, а гидравлический насос выполнен мембранным и двухсторонним. Упругие мембраны расположены с внешних сторон волноприемной лопасти (см. патент РФ №2291985, МПК F03B 13/14, опубл. 2007).

Недостатками известной прибойной гидроэлектростанции являются сложность конструкции и как следствие ненадежность ее работы.

Известна также принятая за прототип прибойная гидроэлектростанция, содержащая волноприемную лопасть, установленную с возможностью качания относительно оси, поршневой насос и гидротурбину (гидродвигатель) с электрогенератором, причем лопасть и поршневой насос расположены под уровнем воды и установлены с возможностью качания вокруг вертикальных осей, а рабочая поверхность лопасти выполнена переменной с помощью силового гидроцилиндра (см. патент РФ №2009367, МПК F03B 13/12, опубл. 1994).

Недостатками данной гидроэлектростанции являются сложность конструкции, необходимость установки уплотнений на поршневом насосе и прерывистая подача рабочей жидкости на гидромотор, связанная с характером работы поршневого насоса, что затрудняет промышленную выработку электроэнергии.

Задачей настоящего изобретения является повышение полноты совместного использования энергии прибойного потока, отливов и воздушного потока, а также упрощение конструкции прибойной гидроветроэлектростанции и ее эксплуатации.

Поставленная задача решается тем, что прибойная гидроветроэлектростанция содержит платформу с прорезью, закрепленную на поверхности моря в его прибрежной полосе, роторную установку, размещенную в прорези платформы с нахождением ее части под водой и состоящую из двух роторов, зеркально расположенных на общем валу, механически связанном с валом электрогенератора, каждый из которых выполнен в виде диска с лопастями в форме аэродинамических крыльев, расположенными с зазором относительно общего вала, двух обтекателей, каждый из которых установлен на общем валу перед соответствующим ротором и охватывает зазор между внутренними кромками лопастей, и двух конфузоров, и дополнительную притопленную платформу, закрепленную перед платформой со стороны моря, причем торцы лопастей роторов выполнены скошенными к оси общего вала, а конфузоры установлены на периферийных частях торцов лопастей роторов с образованием зазора с соответствующим обтекателем.

Поставленная задача решается также тем, что роторная установка может быть снабжена инерционным колесом, размещенным на общем валу между дисками роторов.

Поставленная задача решается также тем, что платформа может быть закреплена на поверхности моря при помощи опор или понтонов.

Поставленная задача решается также тем, что роторная установка размещена в прорези платформы с нахождением до 1/3 ее под водой.

Поставленная задача решается также тем, что дополнительная платформа притоплена на глубину 0,3-1 м от поверхности моря.

Поставленная задача решается также тем, что торцы лопастей каждого ротора скошены к оси общего вала под углом, составляющим 15-20 градусов, площадь поперечного сечения обтекателя составляет 25%-35% площади диска соответствующего ротора, а площадь проекции конфузора на диск составляет 35%-45% площади диска соответствующего ротора.

На фиг.1 представлена предлагаемая прибойная гидроветроэлектростанция.

На фиг.2 - вид А фиг.1.

На фиг.3 - вид Б фиг.1.

На фиг.4 - вид В фиг.1.

Предлагаемая гидроветроэлектростанция (фиг.1) содержит платформу 1 с прорезью 2, закрепленную на поверхности моря в его прибрежной полосе, роторную установку 3, размещенную в прорези 2 платформы 1 с нахождением ее части под водой, и дополнительную притопленную платформу 4, закрепленную перед платформой 1 со стороны моря и предназначенную для концентрации энергии потока прибойной волны. Роторная установка 3 состоит из двух роторов 5 (фиг.2, 3, 4), зеркально расположенных на общем валу 6, механически связанном через редуктор 7 с валом электрогенератора 8, каждый из которых выполнен в виде диска 9 с лопастями 10 в форме аэродинамических крыльев, расположенными с зазором относительно общего вала 6, двух обтекателей 11, каждый из которых установлен на общем валу 6 перед соответствующим ротором 5 и охватывает зазор между внутренними кромками лопастей 10, и двух конфузоров 12. Торцы лопастей 10 роторов 5 выполнены скошенными к оси общего вала 6, а конфузоры 12 установлены на периферийных частях торцов лопастей 10 роторов 5 с образованием зазора с соответствующим обтекателем 11. Для прохождения «мертвых» точек прибойной волны роторная установка 3 может быть снабжена инерционным колесом 13, размещенным на общем валу 6 между дисками 9 роторов 5. Платформа 1 может быть закреплена на поверхности моря при помощи опор 14 или понтонов 15. Роторная установка 3 размещена в прорези 2 платформы 1 с нахождением до 1/3 ее под водой. Нахождение установки 3 более ее 1/3 под водой снижает скорость вращения роторов 5 за счет увеличения трения. Нахождение установки 3 менее ее 1/3 под водой снижает эффективность влияния потока воды на ее производительность. Дополнительная платформа 4 притоплена на глубину 0,3-1 м от поверхности моря. Увеличение глубины притопления дополнительной платформы 4 более 1 м уменьшает концентрацию энергии водного потока. Так, на глубине 10 м энергия потока практически отсутствует. Уменьшение глубины притопления дополнительной платформы 4 менее 0,3 м также снижает концентрацию энергии водного потока за счет ее рассеивания на глубине до 0,3 м. Торцы лопастей 10 каждого ротора 5 скошены к оси общего вала 6 под углом, составляющим 15-20 градусов. Площадь поперечного сечения обтекателя 11 составляет 25%-35% площади диска 9 соответствующего ротора 5. Площадь проекции конфузора 12 на диск 9 составляет 35%-45% площади диска 9 соответствующего ротора 5. Такие геометрические соотношения получены экспериментально. Угол от 15 до 20 градусов обусловлен тем, что 15 градусов обеспечивают достаточную концентрацию потока ветра и потоков прибойной и приливной волн (скорость), увеличение больше 20 градусов будет положительно влиять на увеличение скорости потока ветра и воды, но потребуется неоправданное увеличение высоты лопастей 10. Уменьшение укрываемой площади дисков 9 обтекателями 11 меньше 25% уменьшает эффективность использования энергии потоков ветра и воды и усложняет конструкцию роторов 5, а увеличение больше 35% уменьшает рабочую поверхность дисков 9 и также снижает скорость вращения роторов 5. Укрытие конфузорами 12 по потоку ветра и воды дисков 9 меньше 35% приведет к резкому уменьшению скорости вращения роторов 5, а увеличение укрытия больше 45% площади дисков 9 сократит требуемый зазор между соответствующими конфузорами 12 и обтекателями 11 и также приведет к снижению скорости вращения роторов 5. Установка на ветер и прибойную волну не производится из-за параллельного ее движения берегу. Выход нагрузки электрогенератора 8 производится через преобразователь (условно не показан) и регулятор 16, электрически связанный с распределительным щитом 17. Кроме того, электрогенератор 8 связан с аккумуляторной батареей 18 (при малой мощности гидроветроэлектростанции). Редуктор 7, электрогенератор 8, преобразователь, регулятор 16, распределительный щит 17 и аккумуляторная батарея 18 размещены на платформе 1.

Работа описываемой прибойной гидроветроэлектростанции осуществляется следующим образом.

Поток ветра поступает на обтекатель 11 и в конфузор 12 ротора 5, обращенного в сторону моря, одновременно усиленный притопленной платформой 4 поток прибойной волны поступает в находящуюся под водой часть конфузора 12 этого ротора 5. В конфузоре 12 оба потока ускоряются и с большой скоростью попадают сразу на все лопасти 10 ротора 5, обращенного в сторону моря. Отдав часть своей кинетической энергии лопастям 10, воздушный поток и поток прибойной волны попадают на диск 9 ротора 5, где происходит их торможение о лопасти 10 и диск 9. Здесь оба потока меняют свое направление движения на 90 градусов, а затем покидают объем ротора 5 через расширяющиеся отверстия, образованные смежными лопастями 10 и внутренней поверхностью конфузора 12. Кинетическая энергия обоих потоков, преобразованная в механическую энергию общего вала 6, запасается инерционным колесом 13, поддерживающим вращение вала 6 при прохождении «мертвых» точек прибойной волны, и передается через редуктор 7 на вал электрогенератора 8 для выработки электроэнергии. При движении прибойной волны от берега в море поток прибойной волны поступает в находящуюся под водой часть конфузора 12 ротора 5, обращенного в сторону берега, лопасти 10 которого закручены в противоположную сторону. Кинетическая энергия этого потока, преобразованная в механическую энергию общего вала 6, также запасается инерционным колесом 13 и передается через редуктор 7 на вал электрогенератора 8 для выработки электроэнергии. Аналогично преобразуется энергия отливов.

Таким образом, использование предлагаемой прибойной гидроветроэлектростанции позволит повысить полноту использования энергии ветрового, прибойного и отливного потоков, а также существенно упростить ее конструкцию и эксплуатацию.

1. Прибойная гидроветроэлектростанция, содержащая платформу с прорезью, закрепленную на поверхности моря в его прибрежной полосе, роторную установку, размещенную в прорези платформы с нахождением ее части под водой и состоящую из двух роторов, зеркально расположенных на общем валу, механически связанном с валом электрогенератора, каждый из которых выполнен в виде диска с лопастями в форме аэродинамических крыльев, расположенными с зазором относительно общего вала, двух обтекателей, каждый из которых установлен на общем валу перед соответствующим ротором и охватывает зазор между внутренними кромками лопастей, и двух конфузоров, и дополнительную притопленную платформу, закрепленную перед платформой со стороны моря, причем торцы лопастей роторов выполнены скошенными к оси общего вала, а конфузоры установлены на периферийных частях торцов лопастей роторов с образованием зазора с соответствующим обтекателем.

2. Гидроветроэлектростанция по п.1, отличающаяся тем, что роторная установка снабжена инерционным колесом, размещенным на общем валу между дисками роторов.

3. Гидроветроэлектростанция по п.1 или 2, отличающаяся тем, что платформа закреплена на поверхности моря при помощи опор.

4. Гидроветроэлектростанция по п.1 или 2, отличающаяся тем, что платформа закреплена на поверхности моря при помощи понтонов.

5. Гидроветроэлектростанция по п.1 или 2, отличающаяся тем, что роторная установка размещена в прорези платформы с нахождением до 1/3 ее под водой.

6. Гидроветроэлектростанция по п.1 или 2, отличающаяся тем, что дополнительная платформа притоплена на глубину 0,3-1 м от поверхности моря.

7. Гидроветроэлектростанция по п.1 или 2, отличающаяся тем, что торцы лопастей каждого ротора скошены к оси общего вала под углом, составляющим 15-20°, площадь поперечного сечения обтекателя составляет 25-35 % площади диска соответствующего ротора, а площадь проекции конфузора на диск составляет 35-45 % площади диска соответствующего ротора.



 

Похожие патенты:

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.

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

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

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

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

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.

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

Изобретение относится к области энергетики. .

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

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

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.
Наверх