ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ МОРСКОГО ТЕЧЕНИЯ КУЩЕНКО В.А. Российский патент 2010 года по МПК F03B13/10 F03B17/06 

Изобретите относится к гидроэнергетике и может быть использовано для преобразования энергии морских течений в электроэнергии.

Известна свободнопоточная гидросиловая установка по А.С. №175906, МПК F03C, кл. 88 в, 4, где гирлянды преобразующих турбин расположены на определенном расстоянии друг от друга по потоку. Недостатком этого устройства является то, что оно не может быть использовано для преобразования энергии морских течений.

Известна потоковая гидроэлектростанция по патенту РФ №2086799 С1, F03B 9/00, которая использует энергию морских течений, где в погруженном в воду корпусе установлен цепной лопастной конвейер, огибающий вертикально расположенные звездочки и кинематически связанный с электрогенератором.

Недостатками являются:

1. Малая мощность, развиваемая установкой.

2. Невозможность использования энергии потока морского течения по ширине, глубине и длине.

3. Невозможность накапливать полученную энергию и доводить ее до потребителя в связи с удаленностью морских течений от потребителей энергии.

Из уровня техники известна гидроэлектростанция морского течения, содержащая надводные платформы, горизонтальные и вертикальные силовые тросы с буями, закрепленные на платформах, грузы, установленные на дне и прикрепленные к буями, блоки генераторов, закрепленные на тросах, преобразователь электроэнергии и разложитель воды на водород и кислород, при этом блоки генераторов включают герметизированные генераторы электроэнергии, лопастные элементы и стабилизаторы, на тросах блоки генераторов выполнены разделенными, к горизонтальным силовым тросам прикреплены вертикальные тросы, причем преобразователь электроэнергии подключен выходами к потребителям электроэнергии, а выходы разложителя воды подключены к устройству сжижения водорода и кислорода, которые подключены к трубопроводу и потребителям водорода и кислорода, например резервуарам транспортного корабля (патент US 4850190, 25.07.1989, F03B 13/10), которая является ближайшим аналогом (прототип).

Недостатком прототипа является сложность в ее монтаже и демонтаже, проведении ремонтных работ.

Задача, на решение которой направлено данное изобретение, заключается в создании малых и крупных станций как подводного, так и надводного базирования.

Технический результат заключается в упрощении их эксплуатации за счет легкого разворачивания и сворачивания ГЭСМТ, позволяет легко ремонтировать элементы станции.

Технический результат достигается тем, что в гидроэлектростанции морского течения, содержащей надводные платформы, горизонтальные и вертикальные силовые тросы с буями, закрепленные на платформах, грузы, установленные на дне и прикрепленные к буям, блоки генераторов, закрепленные на тросах, преобразователи электроэнергии, разложители воды на водород и кислород и систему управления, при этом блоки генераторов включают герметизированные генераторы электроэнергии, лопастные элементы и стабилизаторы, на тросах блоки генераторов выполнены разделенными, к горизонтальным силовым тросам прикреплены вертикальные тросы, причем преобразователь электроэнергии подключен выходами к потребителям электроэнергии, а выходы разложителя воды подключены к устройству сжижения водорода и кислорода, которые подключены к трубопроводу и потребителям водорода и кислорода, например резервуарам транспортного корабля, согласно изобретению герметизированный генератор электроэнергии прикреплен к переднему обтекателю, прикрепленному к стабилизатору, лопастной элемент, выполненный спиральным, закреплен на валу генератора электроэнергии и прикреплен к заднему обтекателю, причем обтекатель и спиральный элемент выполнены с полостями, обеспечивающими заданную плавучесть, на тросах блоки генераторов разделены силовыми цилиндрами, вертикальные тросы обеспечивают движение ремонтных лифтов, причем блок генераторов подключен к информационным выпрямителям и к силовым выпрямителям, выходы которых объединены и подключены к преобразователю электроэнергии и к разложителю воды на водород и кислород, при этом блок преобразования электроэнергии в водород и кислород установлен на дне, или на надводной платформе, или на земле, причем система управления содержит цифровой процессор, устройство ввода-вывода данных и подключена к информационным датчикам и приводам системы, а также к приводам тормозов блоков генераторов.

Блок генераторов на силовых тросах имеет регулируемое положение. Спиральные элементы закреплены жестко или подвижно относительно оси.

Изобретение поясняется чертежами: на фиг.1 изображен элемент лопасти привода; на фиг.2 изображен блок генератора; на фиг.3 - вариант крепления блоков генераторов между двух кораблей на тросе; на фиг.4 изображен вариант размещения блоков генераторов на пути морского течения, удерживаемых кораблями и (или) грузами; на фиг.5 изображена общая схема ГЭСМТ.

На фиг.1 изображен элемент лопасти привода 1, выполненный в виде спиральной поверхности с усилительными элементами 2 - внутри поверхности, которые выполнены герметично и заполнены газом (например, воздухом, или там обеспечивается вакуум). Элементы 1 снабжены креплениями 3, обеспечивающими (в зависимости от требований) гибкое или жесткое соединение элементов 1.

На фиг.2 изображен блок генератора (БГ) 4, содержащий собственно герметически выполненный генератор электрического напряжения 5, на вал 6 которого (выполненный в жестком или гибком виде) крепятся спиральные элементы 1, а на конец вала крепится обтекаемая емкость 7 с регулируемым грузом 8. Емкость 7 также не содержит газа (или заполнена, например, воздухом). На генераторе 5 находится тормоз вала 9. К генератору 5 крепятся стабилизаторы 10. К генератору 5 крепится гидрообтекаемая емкость (обтекатель) 11 (также без газа или заполненная газом, например воздухом). Генератор 5, стабилизаторы 10, обтекатель 11 крепятся к силовому тросу 12 (с возможностью снятия с троса), на котором находятся силовые цилиндры 13 (которые легче воды). На фиг.3 изображен вариант крепления БГ 4 между двух кораблей 14, 15 на тросе 12. Такое крепление можно выполнить и на берегах реки (потока). На фиг.4 изображен вариант размещения БГ 4 на пути морского течения. БГ 4 удерживаются кораблями 14, 15 и (или) грузами 16. Вертикальные силовые тросы 17 имеют поддерживающие плавучие емкости (буи) 18, к которым крепятся горизонтальные силовые тросы 12, к которым прикрепляется БГ 4. Верхний силовой трос 12 снабжен сигнальными маяками 19. К тросу 12 прикрепляются вертикальные тросы 20, по которым специальные лифты 21 могут перемещать обслуживающий персонал и запасные части. Лифтов может быть много или один, на определенную группу БГ 4. К силовым тросам 12, 17 крепятся электрические силовые провода 22, которые имеют выход либо на надводные платформы, выполненные в виде кораблей, 14, 15 (землю), либо к блоку преобразования электроэнергии в водород и кислород (БПЭВК) 23, трубопровод от которого 24 выведен на поверхность к платформе 25, снабженную разъемами 26, 27 и сигнальным маяком 28. Транспортный корабль 29 посредством шлангов 30 соединяет свои резервуары 31 с БПЭВК 25, установленного, например, на специальной платформе, на поверхности или на дне. На фиг.5 изображена общая схема ГЭСМТ 32 (которые могут быть объединены в каскад ГЭСМТ 1 - n). Здесь БГ 4 подключен к силовым выпрямителям (ВС) 33 и информационным выпрямителям (ВИ) 34. ВС 33 объединены своими (+, -) выходами и подключены к преобразователю ПР 35 и разложителю воды (РЗВ) 36, подключенному к насосу (Н) 37, подключенному к заборнику воды (ЗАБ) 38. ПР 35 преобразует постоянное напряжение в (например) трехфазное переменное (Ф₁, Ф₂, Ф₃, Ф₀) для потребителей. РЗВ 36 1-м трубопроводом подключен к насосу (Н) 39, подключенному к сжижителю водорода (Н₂) (СЖН₂) 40, подключенному к насосу (Н) 41, подключенному к разъему 26. 2-й трубопровод РЗВ 36 подключен к насосу (Н) 42, подключенному к сжижителю кислорода (СЖО₂) 43, подключенному к насосу (Н) 44, подключенному к разъему 27. Цифровой процессор (ВК-Ц) 45 входит в систему управления (СУ) 46 и подключен к дисплею (ДС) 43 и клавиатуре (КЛТ) 48. СУ 46 подключен к выходам ВИ 34, к управляющему входу Н 37, к управляющим входам РЗВ 36 и к информационным датчикам РЗВ 36, к информационным датчикам ПР 35, к управляющим входам ПР 35, к управляющему входу Н 42, Н 39, к управляющим входам и информационным выходам СЖН₂ 40, СЖО₂ 43, к управляющим входам Н 41, Н 44. Привода тормозов (ТМ) 9 также подключены к СУ 46.

Устройство работает следующим образом. Корабли 14, 15 (фиг.3) растягивают трос 12, на котором крепится БГ 4. Поток воды вращает элементы 1, которые вращают вал 6, который вращает генератор электроэнергии 5. Силовые цилиндры 13 не дают перемещаться друг относительно друга БГ 4. Посредством подъемной силы обтекателя 11, емкости 7 и груза 8 задается необходимый угол взаимодействия с потоком воды спирального элемента 1 (от горизонтального до вертикального). Корабли (платформы) 14, 15 (фиг.4) и грузы 16 удерживают вертикальные и горизонтальные тросы 17, 12 и буи 18. Так образуется объемная структура. Посредством троса 20 и лифтов 21 (в ручном или автоматическом режимах) осуществляется перемещение персонала и запасных частей при ремонте ГЭСМТ 32. БГ 4 при вращении спиральных элементов 1 водой вырабатывает переменное напряжение, которое выпрямляется ВС 33 (и ВИ 34). Постоянное напряжение от ВС 33 суммируется и поступает на ПР 35 и РЗВ 36. Трехфазное напряжение (Ф₀, Ф₁, Ф₂, Ф₃) поступает потребителю. РЗВ 36 через ЗАБ 38 и Н37 получает Н₂О и разлагает ее на Н₂ и O₂. Н 39 водород подает в СЖН₂ 40, где происходит процесс сжижения водорода. Н 42 кислород подает в СЖO₂ 43, где происходит процесс сжижения кислорода. Далее Н₂ и О₂ соответствующими насосами Н 41, Н 44 через РЗМ 26, 27, трубопровод 24, платформу 25, трубопровод 30 поступают в резервуар 31 транспортного корабля 29 (или наземному потребителю). ВК-Ц процессор 45 посредством СУ 46 осуществляет управление входящими в устройство элементами. Команды вводятся с помощью КЛТ 48. Информация отображается на ДС 47. При выполнении ремонтных работ выбранный БГ 4 с помощью ТМ 9 тормозится. Он может быть снят с троса 12 и заменен.

Устройство обеспечивает следующие преимущества:

1. Устройство позволяет получать электроэнергию или энерготопливо - водород и кислород - из морских или других течений воды.

2. Позволяет легко разворачивать и сворачивать ГЭСМТ.

3. Позволяет легко ремонтировать элементы станции.

4. Позволяет создавать малые и крупные станции как подводного, так и надводного базирования.

5. Большой источник энергии, заменитель нефти, возобновляемый, экологически чистый, в больших объемах.

Изобретите относится к гидроэнергетике и может быть использовано для преобразования энергии морских течений в электроэнергии. Гидроэлектростанция морского течения содержит надводные платформы, горизонтальные и вертикальные силовые тросы с буями, закрепленные на платформах, грузы, установленные на дне и прикрепленные к буям, блоки генераторов, закрепленные на тросах, преобразователи электроэнергии, разложители воды на водород и кислород и систему управления. Блоки генераторов включают герметизированные генераторы электроэнергии, лопастные элементы и стабилизаторы. На тросах блоки генераторов выполнены разделенными. К горизонтальным силовым тросам прикреплены вертикальные тросы. Выходы разложителя воды подключены к устройству сжижения водорода и кислорода, которые подключены к трубопроводу и потребителям водорода и кислорода. Герметизированный генератор электроэнергии прикреплен к переднему обтекателю, прикрепленному к стабилизатору. Лопастной элемент, выполненный спиральным, закреплен на валу генератора электроэнергии и прикреплен к заднему обтекателю. Обтекатель и спиральный элемент выполнены с полостями, обеспечивающими заданную плавучесть. На тросах блоки генераторов разделены силовыми цилиндрами. Вертикальные тросы обеспечивают движение ремонтных лифтов. Изобретение направлено на упрощение эксплуатации гидроэлектростанции, облегчение ее ремонта. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Гидроэлектростанция морского течения, содержащая надводные платформы, горизонтальные и вертикальные силовые тросы с буями, закрепленные на платформах, грузы, установленные на дне и прикрепленные к буям, блоки генераторов, закрепленные на тросах, преобразователи электроэнергии, разложители воды на водород и кислород и систему управления, при этом блоки генераторов включают герметизированные генераторы электроэнергии, лопастные элементы и стабилизаторы, на тросах блоки генераторов выполнены разделенными, к горизонтальным силовым тросам прикреплены вертикальные тросы, причем преобразователь электроэнергии подключен выходами к потребителям электроэнергии, а выходы разложителя воды подключены к устройству сжижения водорода и кислорода, которые подключены к трубопроводу и потребителям водорода и кислорода, например резервуарам транспортного корабля, отличающаяся тем, что герметизированный генератор электроэнергии прикреплен к переднему обтекателю, прикрепленному к стабилизатору, лопастной элемент, выполненный спиральным, закреплен на валу генератора электроэнергии и прикреплен к заднему обтекателю, причем обтекатель и спиральный элемент выполнены с полостями, обеспечивающими заданную плавучесть, на тросах блоки генераторов разделены силовыми цилиндрами, вертикальные тросы обеспечивают движение ремонтных лифтов, причем блок генераторов подключен к информационным выпрямителям и к силовым выпрямителям, выходы которых объединены и подключены к преобразователю электроэнергии и к разложителю воды на водород и кислород, при этом блок преобразования электроэнергии в водород и кислород установлен на дне, или на надводной платформе, или на земле, причем система управления содержит цифровой процессор, устройство ввода-вывода данных и подключена к информационным датчикам и приводам системы, а также к приводам тормозов блоков генераторов.

2. Гидроэлектростанция по п.1, отличающаяся тем, что блок генераторов на силовых тросах имеет регулируемое положение.

3. Гидроэлектростанция по п.1, отличающаяся тем, что спиральные элементы закреплены жестко относительно оси.

4. Гидроэлектростанция по п.1, отличающаяся тем, что спиральные элементы закреплены подвижно относительно оси.