[go: up one dir, main page]

RU2459974C1 - Wave electric power station - Google Patents

Wave electric power station Download PDF

Info

Publication number
RU2459974C1
RU2459974C1 RU2011107449/06A RU2011107449A RU2459974C1 RU 2459974 C1 RU2459974 C1 RU 2459974C1 RU 2011107449/06 A RU2011107449/06 A RU 2011107449/06A RU 2011107449 A RU2011107449 A RU 2011107449A RU 2459974 C1 RU2459974 C1 RU 2459974C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
support
chamber
power plant
turbine
wave power
Prior art date
Application number
RU2011107449/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юлий Борисович Шполянский (RU)
Юлий Борисович Шполянский
Борис Львович Историк (RU)
Борис Львович Историк
Валерий Викторович Бородин (RU)
Валерий Викторович Бородин
Вячеслав Юрьевич Соболев (RU)
Вячеслав Юрьевич Соболев
Игорь Николаевич Усачев (RU)
Игорь Николаевич Усачев
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт энергетических сооружений"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт энергетических сооружений" filed Critical Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт энергетических сооружений"
Priority to RU2011107449/06A priority Critical patent/RU2459974C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2459974C1 publication Critical patent/RU2459974C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Landscapes

  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Abstract

FIELD: power industry.
SUBSTANCE: wave electric power station includes fixed support 1, pneumatic hydraulic chamber 2 the underwater part of which is interconnected through open lower edge 3 with water reservoir, and above-water part is interconnected with atmosphere through pressure air line 6 fixed on upper edge 5 of chamber 2. Turbine 7 with blades 8 of wind-type profile is installed across air line 6. Turbine 7 is kinematically connected to generator 9 installed on upper edge 5 of chamber 2. On opposite inner surfaces of air line 6 there made are projections with concave walls. Projections adjoin cylindrical surface swept with blades with a gap. On support 1 there arranged is rotating actuator 15 kinematically connected to chamber 2 which is fixed on support 1 with possibility of vertical movement in compliance with oscillations of medium level of water surface.
EFFECT: higher efficiency of wave electric power station.
7 cl, 5 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к гидроэнергетике и может быть применено для освоения энергии волн в акваториях, характеризующихся значительными колебаниями уровня, например из-за приливно-отливных, сгонно-нагонных или сезонных явлений.The invention relates to hydropower and can be used to absorb wave energy in water areas characterized by significant level fluctuations, for example, due to tidal, tidal, surging or seasonal phenomena.

Уровень техникиState of the art

Для волновых электростанций (ВолнЭС) характерно большое разнообразие принципов действия и конструктивных решений [см., например, RU 2347940, МПК F03B 13/24, 2007 г.; RU 2351793, МПК F03B 13/22, 2007 г.; RU 77362, МПК F03B 13/22, 2008 г.; RU 2388933, МПК F03B 13/16, 2008 г.].Wave power plants (VolNES) are characterized by a wide variety of operating principles and design solutions [see, for example, RU 2347940, IPC F03B 13/24, 2007; RU 2351793, IPC F03B 13/22, 2007; RU 77362, IPC F03B 13/22, 2008; RU 2388933, IPC F03B 13/16, 2008].

Предлагаемое устройство относится к ВолнЭС с предварительным преобразованием энергии волн в энергию воздушного потока. Преобразование осуществляется с помощью пневмогидравлической камеры, подводная часть которой сообщена с водоемом, а надводная - с атмосферой через напорный воздуховод. Воздушный поток вращает установленную в воздуховоде турбину, кинематически связанную с генератором электроэнергии.The proposed device relates to a wave power plant with preliminary conversion of wave energy into energy of the air flow. The conversion is carried out using a pneumohydraulic chamber, the underwater part of which is connected to the reservoir, and the surface part is connected to the atmosphere through the pressure duct. The air flow rotates a turbine installed in the duct, kinematically connected with the electric power generator.

Технико-экономические расчеты показывают, что применение мощных ВолнЭС этого типа экономически оправдано при усредненном (например, суточном) КПД не менее 0,6.Technical and economic calculations show that the use of powerful waveguides of this type is economically feasible with an average (for example, daily) efficiency of at least 0.6.

Основные потери в таких ВолнЭС связаны с преобразованием энергии воздушного потока в энергию вращения турбины, установленной в воздуховоде, и с потерями энергии в пневмогидравлической камере. В акваториях, характеризующихся значительными изменениями уровня водной поверхности, эффективность (ее усредненное значение) известных ВолнЭС этого типа падает дополнительно именно из-за увеличения потерь энергии в пневмогидравлической камере.The main losses in such VolNES are associated with the conversion of the energy of the air flow into the energy of rotation of the turbine installed in the duct, and with the loss of energy in the pneumohydraulic chamber. In water areas characterized by significant changes in the level of the water surface, the efficiency (its average value) of known waveguides of this type drops additionally precisely due to an increase in energy losses in the pneumohydraulic chamber.

Это объясняется тем, что изменения уровня водной поверхности акватории сопровождаются смещениями водовоздушной границы в неподвижной пневмогидравлической камере и изменениями глубины погружения камеры относительно оптимальных положений, принимаемых при проектировании. При слишком глубоком погружении камеры уменьшается коэффициент ее полезного действия, а при слишком мелком погружении возникает опасность оголения нижнего торца камеры с потерей работоспособности устройства.This is because changes in the level of the water surface of the water area are accompanied by displacements of the water-air boundary in a stationary pneumohydraulic chamber and changes in the immersion depth of the chamber relative to the optimal positions adopted during design. If the camera is immersed too deep, its efficiency decreases, and if the immersion is too shallow, there is a risk of exposing the lower end of the camera with a loss of operability of the device.

Известна волновая электростанция, содержащая закрепленную на плавающей опоре пневмогидравлическую камеру с гладкостенным напорным воздуховодом (в виде купола), в котором установлена ортогональная воздушная турбина с лопастями крыловидного профиля [патент RU 77362, МПК F03B 13/22 от 2008 г.]. Опора выполнена в виде вертикально плавающей трубы. Нижняя часть трубы перпендикулярно и жестко скреплена с плитой, обладающей большим гидродинамическим сопротивлением и погруженной на глубину не менее половины длины волны. Плавающая опора фиксируется в требуемом месте акватории с помощью канатов и якорей.Known wave power plant containing a pneumatic hydraulic chamber mounted on a floating support with a smooth-walled pressure duct (in the form of a dome), in which an orthogonal air turbine with wing-shaped blades is installed [patent RU 77362, IPC F03B 13/22 from 2008]. The support is made in the form of a vertically floating pipe. The lower part of the pipe is perpendicular and rigidly bonded to a plate with high hydrodynamic resistance and submerged to a depth of at least half the wavelength. The floating support is fixed in the required place of the water area using ropes and anchors.

Проведенные экспериментальные исследования показали, что КПД ортогональной турбины в гладкостенном напорном воздуховоде не превышает 0,35.Experimental studies have shown that the efficiency of an orthogonal turbine in a smooth-walled pressure duct does not exceed 0.35.

Кроме того, известное устройство непригодно для сооружения и эксплуатации в составе или совместно с берегозащитными сооружениями, дамбами, плотинами приливных электростанций, т.е. в условиях, существенно повышающих технико-экономические показатели ВолнЭС.In addition, the known device is unsuitable for construction and operation as part of or in conjunction with coastal protection structures, dams, dams of tidal power plants, i.e. in conditions that significantly increase the technical and economic indicators of VolNES.

Известна выбранная в качестве прототипа волновая электростанция, содержащая закрепленную на неподвижной опоре пневмогидравлическую камеру с напорным воздуховодом, в котором установлена осевая турбина Уэллса с лопастями крыловидного профиля. Ось турбины Уэллса ориентирована вдоль воздушного потока. Генератор установлен на оси турбины в воздуховоде [Proceedings of fourth European wave energy conference, Aalborg, Denmark, December 2000, fig.3. A.F. de O. FALCAO «The shoreline OWC wave power plant at the Azores»].Known as a prototype is a wave power plant containing a pneumatic-hydraulic chamber mounted on a fixed support with a pressure duct, in which an Wells axial turbine with wing-shaped blades is installed. The axis of the Wells turbine is oriented along the air stream. A generator is mounted on a turbine axis in a duct [Proceedings of fourth European wave energy conference, Aalborg, Denmark, December 2000, fig. 3. A.F. de O. FALCAO "The shoreline OWC wave power plant at the Azores"].

Проведенные экспериментальные исследования показали, что КПД турбины Уэллса в воздушном потоке переменного направления не превышает 0,5. Генератор, установленный в воздуховоде, дополнительно снижает КПД прототипа.Experimental studies have shown that the efficiency of the Wells turbine in an alternating-direction air stream does not exceed 0.5. The generator installed in the duct further reduces the efficiency of the prototype.

Недостаток прототипа - низкая энергетическая эффективность, особенно в акваториях, характеризующихся значительными изменениями среднего уровня водной поверхности.The disadvantage of the prototype is low energy efficiency, especially in areas characterized by significant changes in the average level of the water surface.

Задача изобретения - устранение указанного недостатка.The objective of the invention is to remedy this drawback.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Предметом изобретения является волновая электростанция, содержащая неподвижную опору, пневмогидравлическую камеру, подводная часть которой сообщена с водоемом, а надводная - с атмосферой через закрепленный на верхнем торце камеры напорный воздуховод, поперек которого установлена, по меньшей мере, одна турбина с лопастями крыловидного профиля, кинематически связанная с генератором, при этом на противоположных внутренних поверхностях напорного воздуховода для каждой турбины выполнены выступы с вогнутыми стенками, примыкающие с зазором к цилиндрической поверхности, ометаемой лопастями турбины, а на опоре размещен вращающийся привод, кинематически связанный с камерой, которая закреплена на опоре с возможностью вертикального перемещения в соответствии с колебаниями среднего уровня водной поверхности.The subject of the invention is a wave power plant comprising a fixed support, a pneumohydraulic chamber, the underwater part of which is connected to the reservoir, and the surface part with the atmosphere through a pressure duct fixed to the upper end of the chamber, at least one turbine with wing-shaped blades crosswise installed, kinematically associated with the generator, while on opposite inner surfaces of the pressure duct for each turbine there are protrusions with concave walls adjacent to the gap m to the cylindrical surface swept by the blades of the turbine, and on the support there is a rotating drive kinematically connected to the camera, which is mounted on the support with the possibility of vertical movement in accordance with fluctuations in the average level of the water surface.

Технический результат изобретения - повышение эффективности ВолнЭС, работающей в акваториях с изменяющимся уровнем водной поверхности, до экономически обоснованного значения, при котором усредненный КПД составляет не менее 0,6.The technical result of the invention is to increase the efficiency of VolNES operating in water areas with a changing level of the water surface to an economically feasible value at which the average efficiency is at least 0.6.

Изобретение имеет развития, относящиеся к частным случаям его осуществления и состоящие в том, что:The invention has developments related to particular cases of its implementation and consisting in the fact that:

- вращающийся привод кинематически связан с пневмогидравлической камерой через пару силовых элементов из ряда гайка - винт, зубчатое колесо - зубчатая рейка, гидроцилиндр - шток, барабан - трос;- the rotary drive is kinematically connected with the pneumatic chamber through a pair of power elements from a number of nuts - a screw, a gear - a gear rack, a hydraulic cylinder - a rod, a drum - a cable;

- неподвижная опора и пневмогидравлическая камера снабжены направляющими;- the fixed support and the pneumohydraulic chamber are provided with guides;

- вращающийся привод снабжен средствами автоматического управления с возможностью перемещения камеры относительно опоры в соответствии с колебаниями среднего уровня водной поверхности;- the rotary drive is equipped with automatic control with the ability to move the camera relative to the support in accordance with fluctuations in the average level of the water surface;

- генератор установлен на верхнем торце пневмогидравлической камеры вне напорного воздуховода;- the generator is installed on the upper end of the pneumohydraulic chamber outside the pressure duct;

- опора выполнена в виде устанавливаемой на фундаменте вертикальной стойки, а пневмогидравлическая камера снабжена внутренней трубой, охватывающей опору;- the support is made in the form of a vertical rack mounted on the foundation, and the pneumohydraulic chamber is equipped with an internal pipe covering the support;

- опора выполнена пустотелой с возможностью временной герметизации и транспортирования наплавным методом к месту ее установки.- the support is hollow with the possibility of temporary sealing and transportation by floating method to the place of its installation.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На фиг.1 показана волновая электростанция, в которой пневмогидравлическая камера закреплена на массивной неподвижной опоре с возможностью вертикального перемещения по одной из ее стенок.Figure 1 shows a wave power plant in which a pneumohydraulic chamber is mounted on a massive fixed support with the possibility of vertical movement along one of its walls.

На фиг.2 показан разрез Б-Б (см. фиг.1), иллюстрирующий конструкцию напорного воздуховода с турбиной.Figure 2 shows a section bB (see figure 1), illustrating the design of a pressure duct with a turbine.

На фиг.3 показан разрез В-В (см. фиг.1), иллюстрирующий конструкцию направляющих, установленных на опоре и камере.Figure 3 shows a section bb (see figure 1), illustrating the design of the rails mounted on the support and the camera.

На фиг.4 представлен узел А (см. фиг.1) для иллюстрации возможного выполнения кинематической связи между установленным на опоре приводом и перемещающейся по ней пневмогидравлической камерой.Figure 4 presents the node A (see figure 1) to illustrate the possible implementation of the kinematic connection between the drive mounted on the support and the pneumohydraulic chamber moving along it.

На фиг.5 показана волновая электростанция, в которой опора выполнена в виде вертикальной стойки, устанавливаемой на фундамент, а камера перемещается по опоре с использованием внутренней трубы, охватывающей опору.Figure 5 shows a wave power plant in which the support is made in the form of a vertical rack mounted on the foundation, and the camera moves along the support using an internal pipe enclosing the support.

Осуществление изобретения с учетом его развитийThe implementation of the invention in view of its developments

Волновая электростанция содержит (см. фиг.1) неподвижную опору 1 и закрепленную на ней пневмогидравлическую камеру 2. Подводная часть камеры 2 сообщена через открытый нижний торец 3 с водоемом, а надводная - с атмосферой через отверстие 4 и закрепленный на верхнем торце 5 камеры 2 напорный воздуховод 6. Поперек воздуховода 6 установлена турбина 7 с лопастями 8 крыловидного профиля (показаны на фиг.2). Турбина 7 кинематически связана (например, общим валом) с генератором 9, установленным вне воздуховода 6. На противоположных внутренних поверхностях воздуховода 6 в створе турбины 7 выполнены выступы 10 с вогнутыми стенками 11 и 12 (см. фиг.2). Выступы 10 примыкают с зазором δ к цилиндрической поверхности 13, ометаемой лопастями 8.The wave power station contains (see Fig. 1) a fixed support 1 and a pneumohydraulic chamber 2 mounted on it. The underwater part of the chamber 2 is communicated through the open bottom end 3 with a reservoir, and the surface part with the atmosphere through the hole 4 and fixed on the upper end 5 of the chamber 2 pressure duct 6. A turbine 7 with blades 8 of a wing-shaped profile is installed across the duct 6 (shown in FIG. 2). The turbine 7 is kinematically connected (for example, by a common shaft) with a generator 9 installed outside the duct 6. On the opposite inner surfaces of the duct 6 in the alignment of the turbine 7 there are protrusions 10 with concave walls 11 and 12 (see figure 2). The protrusions 10 are adjacent with a gap δ to the cylindrical surface 13 swept by the blades 8.

Возможна установка поперек воздуховода 6 нескольких турбин 7, для каждой из которых должна быть выполнена пара выступов 10. В этом случае турбины могут быть кинематически связаны каждая со своим генератором или с одним, общим для них генератором.It is possible to install several turbines 7 across the air duct 6, for each of which a pair of protrusions must be made 10. In this case, the turbines can be kinematically connected each with its own generator or with one generator common to them.

Камера 2 закреплена на опоре 1 с возможностью вертикального перемещения. При этом вместе с камерой 2 перемещаются воздуховод 6 с турбиной 7 и генератор 9, установленный на верхнем торце 5 камеры 2.The camera 2 is mounted on a support 1 with the possibility of vertical movement. In this case, along with the chamber 2, the air duct 6 with the turbine 7 and the generator 9 are mounted on the upper end 5 of the chamber 2.

На фиг.1 показано, что генератор 9 установлен на верхнем торце 5 камеры 2 с помощью вспомогательной опоры. Возможна также установка генератора 9 с помощью вспомогательного кронштейна, закрепленного на воздуховоде 6.Figure 1 shows that the generator 9 is installed on the upper end 5 of the chamber 2 using auxiliary support. It is also possible to install the generator 9 using an auxiliary bracket mounted on the duct 6.

Опора 1 и перемещающаяся относительно нее камера 2 могут быть снабжены направляющими элементами 14 (см. фиг.1 и 3).The support 1 and the camera 2 moving relative to it can be provided with guide elements 14 (see Figs. 1 and 3).

На опоре 1 размещен вращающийся привод (двигатель) 15, который кинематически связан с камерой 2 через пару силовых элементов из ряда гайка - винт, зубчатое колесо - зубчатая рейка, гидроцилиндр - шток, барабан - трос. На фигурах 1, 4 и 5 в качестве примера показано применение пары из гайки 16, заключенной в корпус 17, и винта 18. Гайка 16 (см. фиг.4), связана с валом вращающегося привода 15 через коническую пару, а винт 18 соединен с камерой 2.A rotary drive (engine) 15 is placed on the support 1, which is kinematically connected to the chamber 2 through a pair of power elements from a number of nuts - a screw, a gear - a gear rack, a hydraulic cylinder - a rod, a drum - a cable. In figures 1, 4 and 5, an example shows the use of a pair of nuts 16, enclosed in a housing 17, and a screw 18. The nut 16 (see figure 4) is connected to the shaft of the rotary actuator 15 through a conical pair, and the screw 18 is connected with camera 2.

Привод 15 может быть снабжен средствами управления, обеспечивающими возможность автоматического перемещения камеры 2 относительно опоры 1 в соответствии с колебаниями уровня акватории (водоема).The actuator 15 may be equipped with control means that enable automatic movement of the chamber 2 relative to the support 1 in accordance with fluctuations in the level of the water area (reservoir).

Опора 1 может быть выполнена пустотелой с возможностью ее временной герметизации и транспортирования наплавным методом к месту ее установки.The support 1 can be made hollow with the possibility of temporary sealing and transportation by floating method to the place of its installation.

Опора может быть выполнена (см. фиг.5) в виде устанавливаемой на фундаменте 19 вертикальной стойки 20. При этом камера 2 снабжается внутренней трубой 21, охватывающей стойку 20. Для повышения устойчивости опоры могут быть также использованы якорные устройства.The support can be made (see Fig. 5) in the form of a vertical rack 20 installed on the foundation 19. In this case, the chamber 2 is provided with an inner pipe 21 covering the rack 20. Anchor devices can also be used to increase the stability of the support.

Для повышения технико-экономические показателей ВолнЭС, показанная на фиг.1, может быть выполнена в составе или совместно с берегозащитными сооружениями, дамбами, плотинами приливных электростанций, элементы которых могут использоваться в качестве опор. Опора ВолнЭС может быть также прикреплена к обрывистому, например скальному, берегу.To improve the technical and economic indicators of the VolNES, shown in Fig. 1, it can be performed as part of or together with shore protection structures, dams, dams of tidal power plants, the elements of which can be used as supports. The VolNES support can also be attached to a steep, for example rocky, shore.

Волновая электростанция работает следующим образом.Wave power plant operates as follows.

Водная поверхность 22 разделяет камеру 2 на воздушную полость 23 и водную полость 24. Полость 23 сообщена с атмосферой через отверстие 4 и напорный воздуховод 6. При отсутствии ветровых волн или при закрытом жалюзийном затворе 25 воздуховода 6 движение воздуха через турбину 7 отсутствует.The water surface 22 separates the chamber 2 into the air cavity 23 and the water cavity 24. The cavity 23 is connected to the atmosphere through the opening 4 and the pressure duct 6. In the absence of wind waves or when the shutter shutter 25 of the duct 6 is closed, there is no air movement through the turbine 7.

Водоем, в котором сооружается электростанция, как правило, представляет собой акваторию моря или океана, в которой под воздействием ветра возникают волны.The reservoir in which the power plant is being built, as a rule, is an area of the sea or ocean in which waves appear under the influence of wind.

Появление волн сопровождается вертикальными колебаниями поверхности 22, соответствующими колебательными изменениями объема воздушной полости 23 и пульсациями давления в примыкающей к отверстию 4 входной полости воздуховода 6. Воздух поочередно проталкивается через воздуховод 6 в атмосферу и засасывается обратно. Скорость течения воздуха можно считать обратно пропорциональной площади поперечного сечения потока (при действующих в данном случае давлениях и скоростях сжимаемостью воздуха можно пренебречь). Поскольку площадь сечения камеры 2 намного больше площади сечения турбинного створа воздуховода 6, скорость воздушного потока через турбину 7 многократно превышает скорость движения воздуха в полости 23, вызваемого колебаниями поверхности 22.The appearance of waves is accompanied by vertical oscillations of the surface 22, the corresponding oscillatory changes in the volume of the air cavity 23 and pressure pulsations in the inlet cavity of the duct 6 adjacent to the hole 4. The air is alternately pushed through the duct 6 into the atmosphere and sucked back. The air flow rate can be considered inversely proportional to the cross-sectional area of the flow (at the pressures and velocities acting in this case, air compressibility can be neglected). Since the cross-sectional area of the chamber 2 is much larger than the cross-sectional area of the turbine alignment of the duct 6, the speed of the air flow through the turbine 7 is many times higher than the speed of air movement in the cavity 23 caused by vibrations of the surface 22.

Турбина 7 с лопастями 8 крыловидного профиля (см. фиг.2) представляет собой поперечно-струйную ортогональную турбину. Профиль каждой лопасти 8 подобен профилю самолетного крыла и имеет тупой и острый концы. Лопасть 8 имеет соответственно тупую и острую грани.The turbine 7 with blades 8 of a pterygoid profile (see figure 2) is a transverse-jet orthogonal turbine. The profile of each blade 8 is similar to the profile of an airplane wing and has blunt and sharp ends. The blade 8 has respectively a blunt and sharp edge.

Воздушный поток переменного направления, образующийся в воздуховоде 6 при колебаниях поверхности 22, достигнув некоторой минимальной скорости, приводит турбину 7 во вращение. Вращающая сила действует в направлении тупых граней лопастей 8 независимо от направления воздушного потока.The air flow of a variable direction, which is formed in the air duct 6 during oscillations of the surface 22, having reached a certain minimum speed, drives the turbine 7. The rotational force acts in the direction of the blunt faces of the blades 8, regardless of the direction of the air flow.

При вращении турбины 7 лопасти 8 своими крайними от оси вращения точками ометают воображаемую цилиндрическую поверхность 13, к которой с зазором δ примыкают своими верхними гранями поперечные выступы 10, имеющие вогнутые стенки 11 и 12. При этом выступы 10 с вогнутыми стенками 11 и 12 выполняют функцию пристеночного направляющего аппарата, обеспечивающего оптимальные углы атаки вращающихся крыловидных лопастей 8 по отношению к набегающему на них воздушному потоку.When the turbine 7 rotates, the blades 8 sweep an imaginary cylindrical surface 13 with their extreme points from the axis of rotation, to which the transverse protrusions 10 having concave walls 11 and 12 adjoin with a gap δ and the protrusions 10 with concave walls 11 and 12 perform the function wall guide apparatus, providing optimal angles of attack of the rotating pterygoid blades 8 with respect to the incoming air flow.

Использование поперечной ортогональной турбины 7 (вместо осевой турбины Уэллса в прототипе) позволило вывести генератор 9 из воздушного потока, разместить выше уровня воды и, тем самым, улучшить условия его эксплуатации.The use of a transverse orthogonal turbine 7 (instead of the Wells axial turbine in the prototype) allowed the generator 9 to be removed from the air stream, placed above the water level, and thereby improve its operating conditions.

Генератор 9, кинематически связанный с турбиной 7, вырабатывает при ее вращении электроэнергию. Чем выше частота вращения турбины и генератора, тем большую мощность можно отдавать потребителю. В качестве генератора 9 целесообразно использовать генератор переменного тока совместно с преобразователем частоты.The generator 9, kinematically connected with the turbine 7, generates electricity during its rotation. The higher the speed of the turbine and generator, the more power can be given to the consumer. As the generator 9, it is advisable to use an alternating current generator in conjunction with a frequency converter.

Амплитуда вертикальных колебаний водной посерхности 22 внутри камеры 2 и мощность воздушного потока в воздуховоде 6 снижаются при слишком глубоком погружении торца 3 камеры 2 в воду из-за уменьшения амплитуды пульсаций давления на торце 3 от волн на поверхности воды вблизи камеры 2, а при слишком мелком погружении оголяется торец 3 с попаданием через него в полость 23 атмосферного воздуха, что в обоих случаях приводит к уменьшению КПД пневмогидравлической камеры.The amplitude of the vertical vibrations of the water surface 22 inside the chamber 2 and the power of the air flow in the duct 6 decrease when the end face 3 of the chamber 2 is too deeply immersed in water due to a decrease in the amplitude of pressure pulsations at the end face 3 from waves on the surface of the water near the chamber 2, and if it is too shallow When diving, the end face 3 is exposed with atmospheric air entering through it into the cavity 23, which in both cases leads to a decrease in the efficiency of the pneumohydraulic chamber.

При приливно-отливных или сгонно-нагонных явлениях средний уровень поверхности 22 и глубина погружения торца 3 изменяются в соответствии с изменениями уровня водной поверхности акватории. Для того чтобы при этом глубина погружения в воду торца 3 камеры 2 оставалась в требуемых пределах, камера 2 закреплена на опоре 1 с возможностью вертикального перемещения.In tidal or tidal events, the average level of the surface 22 and the depth of immersion of the butt 3 change in accordance with changes in the level of the water surface of the water area. In order to ensure that the depth of immersion in the water of the end face 3 of the chamber 2 remains within the required limits, the chamber 2 is mounted on the support 1 with the possibility of vertical movement.

Перемещение осуществляется по дополнительно установленным направляющим 14 (см. фиг.1 и 3) или без них. В конструкции, показанной на фиг.5, направляющими служат стойка 20 и труба 21.The movement is carried out on additionally installed rails 14 (see figures 1 and 3) or without them. In the structure shown in FIG. 5, the rails 20 and the pipe 21 serve as guides.

Размещенный на опоре 1 привод 15, с помощью которого перемещается камера 2, может быть, например, электрическим или бензиновым. Его вращательное движение обеспечивает вертикальное перемещение камеры 2 с помощью пары силовых элементов, преобразующих вращательное движение привода 15 в поступательное. На фиг.1, 4 и 5 в качестве примера показаны конструкции, использующие пару силовых элементов гайка - винт.The drive 15 located on the support 1, by means of which the camera 2 moves, can be, for example, electric or gasoline. Its rotational movement provides vertical movement of the chamber 2 using a pair of power elements that convert the rotational movement of the actuator 15 into translational. Figures 1, 4 and 5 show, by way of example, designs using a pair of nut-screw power elements.

Гайка 16 (см. фиг.4) установлена в корпусе 17, жестко закрепленном на опоре 1, с использованием двух радиальных 26 и двух упорных 27 подшипниках качения. Гайку 16 вращает закрепленное на ней колесо 28 конической передачи с помощью шестерни 29, насаженной на вращающийся вал привода 15. Вращение гайки 16 придает поступательное движение винту 18, соединенному с камерой 2 удлинительной штангой 30 (см. фиг.1 и 5).Nut 16 (see figure 4) is installed in the housing 17, rigidly mounted on the support 1, using two radial 26 and two thrust 27 rolling bearings. The nut 16 rotates the bevel gear wheel 28 fixed on it by means of a gear 29 mounted on the rotary shaft of the drive 15. The rotation of the nut 16 imparts translational motion to the screw 18 connected to the chamber 2 by the extension rod 30 (see FIGS. 1 and 5).

Автоматика привода 15 управляет перемещением камеры 2 (например, с помощью поплавка - датчика уровня), обеспечивая требуемое погружение торца 3 в соответствии с изменениями уровня поверхности водоема.Automation of the drive 15 controls the movement of the chamber 2 (for example, using a float - level sensor), providing the required immersion of the end face 3 in accordance with changes in the surface level of the reservoir.

При этом обеспечивается практическая неподвижность камеры 2 по отношению к быстрым волновым колебаниям поверхности 22, необходимая для эффективного использования энергии волн, и вертикальное перемещение камеры 2 в соответствии с относительно медленными изменениями среднего уровня поверхности 22, вызываемыми приливно-отливными и сгонно-нагонными явлениями.This ensures practical immobility of the chamber 2 with respect to the rapid wave oscillations of the surface 22, necessary for the efficient use of wave energy, and the vertical movement of the chamber 2 in accordance with the relatively slow changes in the average level of the surface 22 caused by tidal and tidal effects.

Экспериментально подтвержденный КПД предлагаемой ВолнЭС с оптимальным погружением камеры 2 лежит в пределах 0.63-0.68, а расчетный среднесуточный КПД такой ВолнЭС на проектируемой Северной приливно-волновой электростанции в губе Долгая Баренцева моря составил не менее 0,6.The experimentally confirmed efficiency of the proposed VolNES with optimal immersion of chamber 2 lies within 0.63-0.68, and the calculated average daily efficiency of such a VolNES at the designed Northern tidal-wave power station in the Dolgaya Bay of the Barents Sea was at least 0.6.

Предлагаемая конструкция волновой электростанции пригодна для наиболее эффективного в условиях открытого моря наплавного метода строительства. Этот метод предполагает изготовление опоры 1 в виде пустотелой железобетонной конструкции и сборку электростанции в заводских условиях. Собранная электростанция с заполненной воздухом и герметизированной опорой 1 буксируется наплаву к месту ее сооружения. При необходимости для транспортирования могут быть использованы также вспомогательные понтоны, устанавливаемые под камерой 2 в варианте конструкции опоры на фиг.5.The proposed design of a wave power plant is suitable for the most efficient floating method of construction in the open sea. This method involves the manufacture of support 1 in the form of a hollow reinforced concrete structure and the assembly of a power plant in a factory. The assembled power plant with air filled and sealed support 1 is towed afloat to the place of its construction. If necessary, auxiliary pontoons installed under the chamber 2 in the embodiment of the support structure in FIG. 5 can also be used for transportation.

На месте сооружения электростанция погружается, как правило, на естественное подводное основание путем заполнения опоры 1 или понтонов водным балластом. После этого водный балласт внутри опоры 1 на фиг.1 может быть замещен более тяжелым балластом, например песчано-гравийным грунтом. Устойчивость на дне водоема опоры, выполненной в виде стойки 20 (см. фиг.5), может обеспечиваться за счет транспортируемого вместе с ней массивного фундамента 19 и балласта, а также за счет обтекаемой цилиндрической формы стойки 20 и камеры 2, уменьшающей воздействие на них штормовых волн.At the construction site, the power plant is immersed, as a rule, on a natural underwater base by filling the support 1 or pontoons with ballast water. After that, the water ballast inside the support 1 in figure 1 can be replaced by a heavier ballast, for example, sand and gravel soil. Stability at the bottom of the pond of the support, made in the form of a stand 20 (see Fig. 5), can be achieved due to the massive foundation 19 and ballast transported with it, as well as due to the streamlined cylindrical shape of the stand 20 and chamber 2, which reduces the impact on them storm waves.

Выполнение опоры волновой электростанции в виде наплавного блока облегчает и удешевляет ее сооружение.The support of the wave power plant in the form of a floating block facilitates and reduces the cost of its construction.

Claims (7)

1. Волновая электростанция, содержащая неподвижную опору, пневмогидравлическую камеру, подводная часть которой сообщена с водоемом, а надводная - с атмосферой через закрепленный на верхнем торце камеры напорный воздуховод, поперек которого установлена, по меньшей мере, одна турбина с лопастями крыловидного профиля, кинематически связанная с генератором, при этом на противоположных внутренних поверхностях напорного воздуховода для каждой турбины выполнены выступы с вогнутыми стенками, примыкающие с зазором к цилиндрической поверхности, ометаемой лопастями турбины, а на опоре размещен вращающийся привод, кинематически связанный с камерой, которая закреплена на опоре с возможностью вертикального перемещения в соответствии с колебаниями среднего уровня водной поверхности.1. A wave power plant containing a fixed support, a pneumohydraulic chamber, the underwater part of which is connected with the reservoir, and the surface part is connected to the atmosphere through a pressure duct fixed to the upper end of the chamber, through which at least one turbine is installed with wing-shaped blades kinematically connected with a generator, while on opposite inner surfaces of the pressure duct for each turbine there are protrusions with concave walls adjacent with a gap to the cylindrical surface , Swept blades of the turbine, and is placed on a support rotary drive kinematically associated with a camera which is fixed on a support with the possibility of vertical movement in accordance with fluctuations in the average level of the water surface. 2. Волновая электростанция по п.1, отличающаяся тем, что вращающийся привод кинематически связан с камерой через пару силовых элементов из ряда гайка - винт, зубчатое колесо - зубчатая рейка, гидроцилиндр - шток, барабан - трос.2. The wave power plant according to claim 1, characterized in that the rotary drive is kinematically connected to the camera through a pair of power elements from a number of nuts - a screw, a gear - a gear rack, a hydraulic cylinder - a rod, a drum - a cable. 3. Волновая электростанция по п.1, отличающаяся тем, что неподвижная опора и пневмогидравлическая камера снабжены направляющими.3. The wave power plant according to claim 1, characterized in that the fixed support and the pneumohydraulic chamber are provided with guides. 4. Волновая электростанция по п.4, отличающаяся тем, что вращающийся привод снабжен средствами автоматического управления с возможностью перемещения камеры относительно опоры в соответствии с колебаниями среднего уровня водной поверхности.4. The wave power plant according to claim 4, characterized in that the rotary drive is equipped with automatic control with the ability to move the camera relative to the support in accordance with fluctuations in the average level of the water surface. 5. Волновая электростанция по п.1, отличающаяся тем, что генератор установлен на верхнем торце пневмогидравлической камеры вне напорного воздуховода.5. The wave power plant according to claim 1, characterized in that the generator is installed on the upper end of the pneumohydraulic chamber outside the pressure duct. 6. Волновая электростанция по п.1, отличающаяся тем, что опора выполнена в виде устанавливаемой на фундаменте вертикальной стойки, а пневмогидравлическая камера снабжена внутренней трубой, охватывающей опору.6. The wave power plant according to claim 1, characterized in that the support is made in the form of a vertical rack mounted on the foundation, and the pneumohydraulic chamber is equipped with an inner pipe covering the support. 7. Волновая электростанция по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что опора выполнена пустотелой с возможностью временной герметизации и транспортирования наплавным методом к месту установки. 7. Wave power plant according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the support is hollow with the possibility of temporary sealing and transportation by floating method to the installation site.
RU2011107449/06A 2011-02-28 2011-02-28 Wave electric power station RU2459974C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011107449/06A RU2459974C1 (en) 2011-02-28 2011-02-28 Wave electric power station

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011107449/06A RU2459974C1 (en) 2011-02-28 2011-02-28 Wave electric power station

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2459974C1 true RU2459974C1 (en) 2012-08-27

Family

ID=46937843

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011107449/06A RU2459974C1 (en) 2011-02-28 2011-02-28 Wave electric power station

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2459974C1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2577074C1 (en) * 2015-01-13 2016-03-10 Валерий Вильгельмович Петрашкевич Float wave power plant
RU2579284C1 (en) * 2015-03-12 2016-04-10 Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники имени Б.Е. Веденеева"(АО"ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева") Float wave power plant
RU2656527C2 (en) * 2015-02-25 2018-06-05 Владимир Иванович Проценко Tidal pump
RU2710135C1 (en) * 2018-10-12 2019-12-24 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Tidal hpp
RU2732356C1 (en) * 2019-07-25 2020-09-15 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Device for power generation from tides
RU200508U1 (en) * 2020-06-09 2020-10-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева" (ФГБОУ ВО РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева) Pneumohydraulic power plant

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2080478C1 (en) * 1994-05-26 1997-05-27 Николай Васильевич Ковшаров Wave-electric power plant
GB2460553A (en) * 2008-06-06 2009-12-09 Orecon Ltd Wave energy generator with multiple turbines
RU2391554C1 (en) * 2009-02-05 2010-06-10 Борис Львович Историк Low head orthogonal turbine

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2080478C1 (en) * 1994-05-26 1997-05-27 Николай Васильевич Ковшаров Wave-electric power plant
GB2460553A (en) * 2008-06-06 2009-12-09 Orecon Ltd Wave energy generator with multiple turbines
RU2391554C1 (en) * 2009-02-05 2010-06-10 Борис Львович Историк Low head orthogonal turbine

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2577074C1 (en) * 2015-01-13 2016-03-10 Валерий Вильгельмович Петрашкевич Float wave power plant
RU2656527C2 (en) * 2015-02-25 2018-06-05 Владимир Иванович Проценко Tidal pump
RU2579284C1 (en) * 2015-03-12 2016-04-10 Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники имени Б.Е. Веденеева"(АО"ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева") Float wave power plant
RU2710135C1 (en) * 2018-10-12 2019-12-24 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Tidal hpp
RU2732356C1 (en) * 2019-07-25 2020-09-15 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Device for power generation from tides
RU200508U1 (en) * 2020-06-09 2020-10-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева" (ФГБОУ ВО РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева) Pneumohydraulic power plant

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2018214114B2 (en) Coastal Protection and Wave Generation System
EP1518052B1 (en) Oscillating water column wave energy converter incorporated into caisson breakwater
RU2459974C1 (en) Wave electric power station
CN1491318A (en) Device for producing energy from currents in a body of water, foundation, and method for installing the device
US10989164B2 (en) Resonant unidirectional wave energy converter
CN100532830C (en) tidal generator
KR101548433B1 (en) Oscillating Water Column Type Wave Energy Harvest
JP5182755B2 (en) Wave power generator
KR101953979B1 (en) The buoy, and the wave power generator using a buoy motion caused by ocean waves, and the operation and maintenance methods of wave power generator and buoy, and wave energy farm
KR20100135010A (en) Underwater Power Generation Device Using Underwater Floating Rotator
KR101050304B1 (en) Wave power generator
EP2848802B1 (en) System for obtaining electrical energy from a wave motion
WO2023038543A1 (en) Method for producing electrical energy from surface waves
RU2579283C1 (en) Underwater tidal power plant
JP2001172950A (en) Ocean base power plant
CN112689709A (en) Mobile and semi-submersible generator using waterwheel turbine
RU2347939C2 (en) Universal sea power generation plant
Xiros et al. Ocean Wave Energy Conversion Concepts
WO2010122566A2 (en) Movable water turbine for power generation from sea waves/flowing water
RU2804790C1 (en) Coastal flow hydroelectric power plant
RU2791367C1 (en) Wave plant
CN117927420B (en) Floating type offshore wind power generation device
RU2775945C1 (en) Wave unit
RU105948U1 (en) WAVE POWER PLANT
KR101532385B1 (en) Wave Energy Conversion Apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20141121

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150301

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20161227