НАПЛАВНАЯ ПРИЛИВНО-ОТЛИВНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ Российский патент 2012 года по МПК F03B13/12 

изобретение относится к области морской гидротехники и предназначено для преобразования энергии морских течений (приливы, отливы) в электрическую энергию с учетом сохранения жизнедеятельности рыб.

Известна наплавная приливно-отливная электростанция, включающая вертикально наплавную колонну с несущей наклонной балкой, один конец которой шарнирно крепится к колонне, а другой к донной плите, колонна установлена с возможностью вращения вокруг вертикальной оси донной плиты и по высоте имеет несколько двухсторонних горизонтальных консолей, на концах которых установлены генераторы с открытыми лопастями (роторы), вращение колонны позволяет эксплуатировать электростанцию при приливах и отливах, за счет автоматической установки роторов навстречу течению потока в море (В.Чумаков. Прилив сил. Журнал «Вокруг света», №3 (2822) март 2009, с.78-82).

Недостатками аналога являются сложная и неустойчивая конструкция колонны во время шторма и громоздкие низкооборотные открытые роторы, которые могут травмировать рыбу.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является наплавная волновая электростанция, включающая несколько наплавных вертикальных цилиндрических оболочек, в каждой их которых размещены генераторы, рабочие органы которых размещены в вертикальных водозаборных отводных трубах, которые крепятся к боковой поверхности оболочки, нижний конец которой при помощи системы тросов и якорей крепится к дну моря (патент NO, №151479, F03B 13/12, опубл. 17.04.1985).

Недостаток наплавной волновой электростанции состоит в том, что в процессе прохода через рабочие органы генераторов рыба получает травмы и гибнет.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, состоит в совершенствовании конструкции электростанции с целью повышения ее эффективности защиты рыб, путем исключения их прохода через рабочие органы генераторов.

Для достижения указанного технического результата в наплавной приливно-отливной электростанции, включающей более двух наплавных вертикальных цилиндрических оболочек, генераторы, водозаборные и отводные трубы, систему тросов и якорей, наплавные вертикальные цилиндрические оболочки установлены с зазором между смежными наплавными вертикальными цилиндрическими оболочками на морском шельфе по продольной линии, перпендикулярной к направлению прилива, наплавные вертикальные цилиндрические оболочки соединены тросом с нанизанными на нем амортизаторами, каждая наплавная вертикальная цилиндрическая оболочка снабжена водоприемной камерой, концентрически размещенной в центре этой оболочки, в которой размещены закручивающие поток выходные патрубки водозаборных труб, перфорированным распределителем потока, центральным перфорированным стояком рыбоотводящей трубы и входными патрубками отводных труб, а выходные патрубки рыбоотводящих и отводных труб размещены в зазоре между смежными наплавными вертикальными цилиндрическими оболочками.

Кроме этого заявляемое решение имеет факультативные признаки, характеризующие его частные случаи, а именно:

- амортизатор выполнен в виде пакета использованных автомобильных шин;

- перфорированный распределитель потока выполнен в виде усеченного конуса с верхним открытым и нижним основанием, закрытым стенкой;

- центральный перфорированный стояк выполнен в виде трубы с открытым нижним отверстием, а верхнее отверстие соединено с рыбоотводящей трубой.

Отличительными признаками предлагаемого устройства от прототипа, наиболее близкого к нему, является то, что наплавные вертикальные цилиндрические оболочки установлены с зазором между смежными наплавными вертикальными цилиндрическими оболочками на морском шельфе по продольной линии перпендикулярной к направлению прилива, наплавные вертикальные цилиндрические оболочки соединены тросом с нанизанными на нем амортизаторами, каждая наплавная вертикальная цилиндрическая оболочка снабжена водоприемной камерой, концентрически размещенной в центре этой оболочки, в которой размещены закручивающие поток выходные патрубки водозаборных труб, перфорированным распределителем потока, центральным перфорированным стояком рыбоотводящей трубы и входными патрубками отводных труб, выходные патрубки рыбоотводящих и отводных труб размещены в зазоре между смежными наплавными вертикальными цилиндрическими оболочками.

Благодаря наличию этих признаков применение данного устройства позволяет повысить эффективность защиты рыб, путем исключения их прохода через рабочие органы генераторов.

Предлагаемая наплавная приливно-отливная электростанция иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-3.

На фиг.1 показана в плане наплавная приливно-отливная электростанция.

На фиг.2 - продольный разрез наплавной вертикальной цилиндрической оболочки.

На фиг.3 - поперечный разрез наплавной вертикальной цилиндрической оболочки.

Наплавная приливно-отливная электростанция содержит наплавные вертикальные цилиндрические оболочки 1, смежные из которых установлены с зазором 2 по продольной линии 3, перпендикулярной к направлению прилива 4. Смежные наплавные вертикальные цилиндрические оболочки 1 соединены вверху и внизу по продольной линии 3 тросами 5, на которые нанизаны амортизаторы 6, выполненные в виде пакета использованных автомобильных шин. По поперечной линии 7, с обеих сторон наплавных вертикальных цилиндрических оболочек 1 в средней их части крепятся тросы 8, соединенные с якорями 9. В наплавной вертикальной цилиндрической оболочке 1 концентрически размещены камеры: водоприемная 10 и сухая 11. Водоприемная камера 10 разделена перегородкой 12 на секции, например на одну и более (фиг.2). В каждой секции водоприемной камеры 10 размещены выходные патрубки 13, установленные тангенциально для закрутки потока; перфорированный распределитель потока 14, выполненный в виде усеченного конуса с открытым верхним и закрытым стенкой 15 нижним основанием; центральный перфорированный стояк 16, выполненный в виде трубы с открытым нижним отверстием 17, а верхнее соединено с рыбоотводящей трубой 18; входной патрубок 19 отводной трубы 20. В сухой камере 11 размещены водозаборные трубы 21, входные отверстия 22 которых размещены с обеих сторон наплавной вертикальной цилиндрической оболочки 1 по поперечной линии 7; генераторы 23, рабочие органы которых размещены в отводных трубах 20. Выходные отверстия 24 рыбоотводящих труб 18 и выходные отверстия 25 отводных труб 20 размещены с обеих сторон наплавной вертикальной цилиндрической оболочки 1 по продольной линии 3 и сообщаются с морем в зазоре 2, где имеет место пониженное давление, за счет повышенных скоростей потока. Пунктирной линией 26 показано положение наплавной вертикальной цилиндрической оболочки 1 при максимальном уровне воды в море.

Работа наплавной приливно-отливной электростанции осуществляется следующим образом.

Работа наплавной приливно-отливной электростанции осуществляется при приливе и отливе, причем отличие состоит только в том, что морская вода при приливе поступает справа во входные отверстия 22 водозаборных труб 21, а при отливе слева. Морская вода обтекает наплавные вертикальные цилиндрические оболочки 1, установленные по продольной линии 3, и проходит далее через зазор 2 между смежными наплавными вертикальными цилиндрическими оболочками 1. Зазор 2 образован тросами 5 (сверху и снизу), на которые нанизаны амортизаторы 6. Наплавные вертикальные цилиндрические оболочки 1 удерживаются по продольной линии 3 при помощи тросов 8 и якорей 9. При максимальном уровне воды наплавные вертикальные цилиндрические оболочки 1 всплывают в положение, показанное пунктирной линией 26 (фиг.2).

Рассмотрим работу электростанции при приливе 4. При обтекании потоком наплавной вертикальной цилиндрической оболочки 1 по поперечной линии 7 при входе потока во входное отверстие 22 имеет место повышенное давление, а при выходе потока из выходного отверстия 25 отводной трубы 20 в зазоре 2 имеет место пониженное давления за счет повышенных скоростей. Под действием этого перепада давления возникает течение потока в отводной 20 и водозаборной 21 трубах.

Поток с рыбой, проходя через выходной патрубок 13, закручивается по часовой стрелке в водоприемной камере 10, которая разделена перегородкой 12 на секции (одну и более). Так как плотность рыб меньше, чем плотность воды, то рыба под воздействием на ее тело центростремительных сил будет смещаться к центру водоприемной камеры 10 и поступать с частью потока (расход рыбоотвода не более 5% от расхода водозабора) через отверстия центрального перфорированного стояка 16 через открытое нижнее отверстие 17 и далее по рыбоотводящей трубе 18 минуя выходное отверстие 24 обратно в море. В рыбоотводящей трубе 18 возникает течение за счет перепада давления в водоприемной камере 10 и в море (в зазоре 2).

Основной поток без рыбы проходит через отверстия перфорированного распределителя потока 14, нижнее основание которого закрыто стенкой 15, и поступает к входному патрубку 19 отводной тубы 20, проходит к рабочему органу генератора 23, установленному в сухой камере 11, вращает его и далее минуя выходное отверстие 25 выходит в море (в зазоре 2). Таким образом, генератор 23 вырабатывает электрическую энергию.

При отливе забор морской воды производится через входные отверстия 22, расположенные с левой стороны, и процесс повторяется.

Внедрение предлагаемой приливно-отливной электростанции позволяет получать электрическую энергию из морских течений и эксплуатировать станцию не травмируя рыбу, сохраняя ее жизнедеятельность.

Наплавная приливно-отливная электростанция содержит наплавные вертикальные цилиндрические оболочки (1), генераторы, водозаборные и отводные трубы (20), систему тросов (8) и якорей (9). Оболочки (1) установлены с зазором между смежными оболочками по продольной линии, перпендикулярной к направлению прилива (4). В средней части наплавных оболочек (1) с обеих сторон крепятся тросы (8), соединенные с якорями (9). В наплавной вертикальной цилиндрической оболочке (1) концентрически размещены водоприемная (10) и сухая (11) камеры. Водоприемная камера (10) разделена перегородкой (12) на секции. В каждой секции размещены выходные патрубки (13), перфорированный распределитель потока (14), центральный перфорированный стояк (16), входной патрубок (19) отводной трубы (20). Выходные патрубки (13) установлены тангенциально для закрутки потока. Распределитель потока (14) выполнен в виде усеченного конуса с открытым верхним и закрытым стенкой (15) нижним основанием. Перфорированный стояк (16) выполнен в виде трубы. Нижнее отверстие (17) трубы открыто, а верхнее соединено с рыбоотводящей трубой (18). Пунктирной линией (26) показано положение наплавной вертикальной цилиндрической оболочки (1) при максимальном уровне воды в море. Исключение прохода рыб через рабочие органы генераторов обеспечивает повышение эффективности защиты рыб. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Наплавная приливно-отливная электростанция, включающая более двух наплавных вертикальных цилиндрических оболочек, генераторы, водозаборные и отводные трубы, систему тросов и якорей, отличающаяся тем, что наплавные вертикальные цилиндрические оболочки установлены с зазором между смежными наплавными вертикальными цилиндрическими оболочками на морском шельфе по продольной линии, перпендикулярной к направлению прилива, наплавные вертикальные цилиндрические оболочки соединены тросом с нанизанными на нем амортизаторами, каждая наплавная вертикальная цилиндрическая оболочка снабжена водоприемной камерой, концентрически размещенной в центре этой оболочки, в которой размещены закручивающие поток выходные патрубки водозаборных труб, перфорированным распределителем потока, центральным перфорированным стояком рыбоотводящей трубы и входными патрубками отводных труб, а выходные патрубки рыбоотводящих и отводных труб размещены в зазоре между смежными наплавными вертикальными цилиндрическими оболочками.

2. Наплавная приливно-отливная электростанция по п.1, отличающаяся тем, что амортизатор выполнен в виде пакета использованных автомобильных шин.

3. Наплавная приливно-отливная электростанция по п.1, отличающаяся тем, что перфорированный распределитель потока выполнен в виде усеченного конуса с верхним открытым и нижним основанием, закрытым стенкой.

4. Наплавная приливно-отливная электростанция по п.1, отличающаяся тем, что центральный перфорированный стояк выполнен в виде трубы с открытым нижним отверстием, а верхнее отверстие соединено с рыбоотводящей трубой.