RU77362U1

RU77362U1 - WAVE POWER PLANT

Info

Publication number: RU77362U1
Application number: RU2008110132/22U
Authority: RU
Inventors: Владимир Евгеньевич Кондаков
Priority date: 2008-03-17
Filing date: 2008-03-17
Publication date: 2008-10-20

Abstract

Полезная модель направлена на повышение эффективности работы волновой электростанции. Указанный технический результат достигается тем, что волновая электростанция содержит купол с открытой верхней частью и с открытой нижней частью, частично погруженный в воду, и прикрепленную к верхней части купола воздушную турбину. В волновой электростанции дополнительно установлен поплавок в виде вертикально плавающей трубы, соединенный в верхней части с куполом, а нижняя его часть перпендикулярно и жестко скреплена с плитой, обладающей большим гидродинамическим сопротивлением, и погруженной на глубину не менее половины длины расчетной волны.The utility model is aimed at increasing the efficiency of the wave power plant. The specified technical result is achieved in that the wave power plant comprises a dome with an open upper part and an open lower part, partially immersed in water, and an air turbine attached to the upper part of the dome. In the wave power plant, an additional float is installed in the form of a vertically floating pipe connected to the top with a dome, and its lower part is perpendicular and rigidly bonded to a plate with high hydrodynamic resistance and immersed to a depth of at least half the length calculated wave.

Description

Полезная модель относится к области устройства волновых генераторов в энергетике, а именно к установкам, способным преобразовывать энергию волн морей и океанов в электрическую.The utility model relates to the field of arrangement of wave generators in the energy sector, and in particular, to installations capable of converting the energy of waves of the seas and oceans into electrical energy.

Известна волноэнергетическая установка с пневматическими преобразователями «Каймей» (или система профессора Иошио Масуды), в создании которой принимали участие США, Канада и Великобритания. Данная установка выполнена на барже длиной около 80 м, шириной 12 м, в днище которой имеются отверстия для прохода волн в воздушные камеры. Причем на одну воздушную турбину работают две смежные камеры снабженные двумя клапанами, которые обеспечивают движение воздуха через турбину в одном направлении (Вершинский Н.В., Энергия океана. - М.: Наука, 1986, С.85-87).Known wave energy installation with pneumatic transducers "Kaimay" (or the system of Professor Yoshio Masuda), in the creation of which was attended by the United States, Canada and the United Kingdom. This installation was carried out on a barge with a length of about 80 m, a width of 12 m, in the bottom of which there are openings for the passage of waves into the air chambers. Moreover, two adjacent chambers equipped with two valves operate on one air turbine, which provide air movement through the turbine in one direction (Vershinsky N.V., Ocean Energy. - M .: Nauka, 1986, P.85-87).

Данная волноэнергетическая установка имеет ряд недостатков: баржа качается вместе с волнами, что снижает амплитуду колебаний воды в смежных камерах, наличие клапанов также снижает КПД установки и ее надежность, требуется точная ориентация баржи относительно фронта волны и натурные испытания установки показали ее низкую эффективность.This wave power installation has several disadvantages: the barge sways with the waves, which reduces the amplitude of water oscillations in adjacent chambers, the presence of valves also reduces the efficiency of the installation and its reliability, exact orientation of the barge relative to the wave front is required, and full-scale tests of the installation showed its low efficiency.

Известна волновая электростанция, состоящая из купола с открытой верхней частью и с открытой нижней частью, частично погруженного в воду. К нижней части купола посредством стержней прикреплена балластная емкость сферической формы, заполненная водой. В открытой верхней части купола установлена воздушная турбина пропеллерного типа с лопастями симметричного профиля с нулевым углом атаки и вращаемая потоком воздуха переменного направления, возникающим за счет вытеснения и засасывания воздуха при прохождении гребней и ложбин волн. При раскручивании в потоке воздуха лопасти такой турбины продолжают вращение независимо от направления движения воздуха (Вершинский Н.В., Энергия океана. - М.: Наука, 1986, С.83, 84).Known wave power plant, consisting of a dome with an open upper part and with an open lower part, partially submerged in water. A ballast container of a spherical shape filled with water is attached to the lower part of the dome by means of rods. A propeller-type air turbine with blades of a symmetrical profile with a zero angle of attack and rotated by a variable air flow arising from the displacement and suction of air during the passage of wave crests is installed in the open upper part of the dome. When spinning in an air stream, the blades of such a turbine continue to rotate regardless of the direction of air movement (Vershinsky N.V., Ocean Energy. - M .: Nauka, 1986, P.83, 84).

По числу сходных признаков и достигаемому результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемого изобретения.By the number of similar features and the achieved result, this technical solution is selected as a prototype of the claimed invention.

К недостаткам данной волновой электростанции относятся колебания всей конструкции в поверхностном слое воды с некоторой собственной частотой, зависящей от параметров установки, что в широком диапазоне частот колебаний морской поверхности снижает амплитуду колебаний поверхности воды в куполе установки, а также после перерыва в работе пневматической турбины, например, в штиль требуется специальное устройство для ее раскрутки.The disadvantages of this wave power plant include vibrations of the entire structure in the surface water layer with a certain natural frequency depending on the installation parameters, which in a wide range of sea surface vibration frequencies reduces the amplitude of the water surface oscillations in the installation dome, as well as after a break in the operation of a pneumatic turbine, for example , Calm requires a special device for its promotion.

Технической задачей предлагаемой полезной модели является повышение эффективности работы волновой электростанции.The technical task of the proposed utility model is to increase the efficiency of the wave power plant.

Для достижения указанного технического результата в волновой электростанции, содержащей купол с открытой верхней частью и с открытой нижней частью, который частично погружен в воду, прикрепленную к верхней части купола воздушную турбину, дополнительно установлен поплавок в виде вертикально плавающей трубы, соединенный в верхней части с куполом, а нижняя его часть перпендикулярно и жестко скреплена с плитой, обладающей большим гидродинамическим сопротивлением, и погруженной на глубину не менее половины длины расчетной волны.To achieve the specified technical result in a wave power plant containing a dome with an open upper part and an open lower part, which is partially immersed in water, an air turbine attached to the upper part of the dome, an additional float in the form of a vertically floating pipe connected to the dome at the top and its lower part is perpendicular and rigidly bonded to a plate with high hydrodynamic resistance and immersed to a depth of at least half the length calculated wave.

Отличительным признаком предлагаемой волновой электростанции от указанной выше известной является наличие плиты жестко связанной с трубчатым поплавком и обладающей большим гидродинамическим сопротивлением и погруженной на глубину не менее половины длины расчетной волны, где практически отсутствует движение воды, вызванное волнением.A distinctive feature of the proposed wave power station from the above known is the presence of a plate rigidly connected to the tubular float and having great hydrodynamic resistance and submerged to a depth of at least half the length design wave, where there is practically no movement of water caused by the waves.

Благодаря наличию этого признака при работе волновой электростанции отсутствует вертикальное смещение поплавка относительно уровня спокойного моря, что позволяет использовать максимальную амплитуду колебания уровня воды, т.е. повышается эффективность установки.Due to the presence of this feature during the operation of a wave power plant, there is no vertical displacement of the float relative to the calm sea level, which allows using the maximum amplitude of the water level fluctuation, i.e. installation efficiency is increased.

Предлагаемая волновая электростанция иллюстрируется чертежом, на котором показана схема установки в вертикальном разрезе.The proposed wave power plant is illustrated in the drawing, which shows a diagram of the installation in vertical section.

Волновая электростанция содержит поплавок 1 в виде вертикально плавающей трубы, к верхней части которого коаксиально его оси прикреплен купол 2 с открытой верхней частью соединенной с корпусом 3 ортогональной воздушной турбины 4 с генератором, поплавок 1 нижней своей частью перпендикулярно и жестко закреплен в плите 5. Якорные канаты 6, расположенные под углом в 120° фиксируют установку в требуемом положении, что исключает скручивание и обрыв электрического кабеля. Нижняя открытая часть купола 2 заглублена под уровень ложбины 7 расчетной волны, а верхняя открытая его часть, расположена выше гребня 8 расчетной волны.The wave power plant contains a float 1 in the form of a vertically floating pipe, to the upper part of which, coaxially to its axis, a dome 2 is attached with an open upper part connected to the housing 3 of an orthogonal air turbine 4 with a generator, the float 1 with its lower part perpendicular and rigidly fixed in the plate 5. Anchor ropes 6 located at an angle of 120 ° fix the installation in the required position, which eliminates twisting and breaking of the electric cable. The lower open part of the dome 2 is buried under the level of the trough 7 of the calculated wave, and the upper open part is located above the crest 8 of the calculated wave.

Работа волновой электростанции осуществляется следующим образом. При прохождении гребня 8 расчетной волны уровень воды между куполом 2 и поплавком 1 поднимается и выталкивает воздух через ортогональную воздушную турбину 4. Затем при опускании уровня воды воздух засасывается через турбину 4. Причем работа ортогональной воздушной турбины 4 независима от направления движения воздуха и начало ее работы может осуществляться автоматически после остановки турбины 4 при превышении скорости потока некоторой пороговой величины. Предлагаемая волновая электростанция может работать при любом направлении распространения волн. Плита 5 перпендикулярно и жестко закрепленная в нижней части поплавка 1, обладая большим гидродинамическим сопротивлением, позволяет снизить вертикальные колебания установки до любого технически и экономически обоснованного уровня.The operation of the wave power plant is as follows. When the ridge 8 of the calculated wave passes, the water level between the dome 2 and the float 1 rises and pushes air through the orthogonal air turbine 4. Then, when lowering the water level, the air is sucked in through the turbine 4. Moreover, the operation of the orthogonal air turbine 4 is independent of the direction of air movement and the beginning of its work can be carried out automatically after stopping the turbine 4 when the flow rate exceeds a certain threshold value. The proposed wave power plant can operate in any direction of wave propagation. The plate 5 is perpendicular and rigidly fixed in the lower part of the float 1, having a large hydrodynamic resistance, can reduce the vertical vibrations of the installation to any technically and economically feasible level.

Наличие якорных канатов 6, расположенных под углом в 120° фиксирует данную установку в требуемом положении. Корпус 3 ортогональной воздушной турбины 4 целесообразно располагать на большой высоте для снижения риска повреждения при шторме исключительной силы.The presence of anchor ropes 6 located at an angle of 120 ° fixes this installation in the required position. The housing 3 of the orthogonal air turbine 4 is expediently located at a high height to reduce the risk of damage during a storm of exceptional strength.

Применение предлагаемой волновой электростанции особенно эффективно для электроснабжения островов расположенных в океане.The use of the proposed wave power plant is especially effective for powering islands located in the ocean.

Claims

A wave power plant comprising a dome with an open upper part and an open lower part that is partially submerged in water, and an air turbine attached to the upper part of the dome, characterized in that it additionally has a float in the form of a vertically floating pipe connected to the dome in the upper part, and its lower part is perpendicular and rigidly bonded to a plate having a high hydrodynamic resistance and immersed to a depth of at least half the length

calculated wave.