УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МОРСКИХ ВОЛН Российский патент 2015 года по МПК F03B13/12 

Описание патента на изобретение RU2559098C1

Изобретение относится к области возобновляемой энергетики, а именно к преобразованию энергии волн открытых водоемов в электроэнергию.

Известно устройство для получения электроэнергии на основе использования энергии морских волн, содержащее электрогенератор, расположенный на берегу, связанный с гидротурбиной, аккумулятор гидропотенциальной энергии, выполненный в виде водонапорной башни, и систему, преобразующую энергию волн в виде поплавка, установленного на качающейся штанге (см. RU 2316670 С1, 03.04.2003).

Недостаток известного устройства заключается в том, что из-за наличия механического привода в системе образуется элемент ненадежности, что повышает вероятность отказов системы при определенных обстоятельствах.

Известно устройство для получения электроэнергии на основе использования энергии морских волн, содержащее волновую электростанцию, генератор которой закреплен на опоре выше поверхности воды, преобразователь энергии из системы шестерен, заключенных в корпус, закрепленный на опоре, и поплавок, установленный с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, причем поплавок снабжен волновым оперением для ориентации по направлению волн (см. RU 2443900 С1, 27.02.2012).

Его недостаток заключается в том, что из-за наличия механического привода в системе образуется элемент ненадежности.

В качестве прототипа выбрано устройство для получения электроэнергии на основе использования морских волн, содержащее преобразователь энергии морских волн, выполненный в виде набора последовательно соединенных и сообщающихся между собой через обратные запорные клапаны емкостей, расположенных по ходу движения волн, и приводящий к накоплению жидкости в аккумуляторе гидропотенциальной энергии, выполненном в виде водонапорной башни, создающей необходимый напор воды для турбины электрогенератора, вырабатывающего электроэнергию (см. RU 90496 U1, 10.01.2010).

Недостаток данного устройства заключается в том, что оно является сложным в изготовлении и малоэффективным в эксплуатации.

Задачей изобретения является создание устройства для получения электроэнергии от использования энергии морских волн, позволяющих наиболее полно использовать энергию волн, а также снижение эксплуатационных и капитальных затрат при их реализации.

Техническим результатом является повышение КПД установок, выполненных согласно данному устройству, повышение их универсальности и упрощение конструкции.

Технический результат достигается за счет того, что в устройстве для получения электроэнергии на основе использования морских волн, содержащем преобразователь энергии морских волн, выполненный в виде набора последовательно соединенных и сообщающихся между собой через обратные запорные клапаны емкостей, расположенных по ходу движения волн, и приводящий к накоплению жидкости в аккумуляторе гидропотенциальной энергии, выполненном в виде водонапорной башни, создающей необходимый напор воды для турбины электрогенератора, вырабатывающего электроэнергию, согласно изобретению, емкости в верхней части снабжены дополнительными обратными запорными клапанами, пропускающими воду внутрь емкостей при прохождении над ними волн.

Водонапорная башня может состоять из двух сообщающихся баков, что дает возможность вырабатывать энергию при повышенном волнении моря.

Водонапорная башня может содержать датчик давления воды, воздействующий на регулятор напора воды, поступающей на турбину электрогенератора, что позволяет регулировать энергоотдачу электрогенератора при различной степени волнения моря.

Изобретение иллюстрируется 6 фигурами.

На фиг. 1 изображена отдельная емкость.

На фиг. 2 показана отдельная емкость в объемном изображении.

На фиг. 3 показан набор последовательно соединенных между собой емкостей.

Фиг.4 демонстрирует всю установку в сборе.

На фиг 5 представлена водонапорная башня, состоящая из двух сообщающихся баков

На фиг. 6 представлена установка, расположенная в прибрежной зоне.

Устройство для получения электроэнергии на основе использования морских волн устроено следующим образом.

Емкости 1 (фиг. 1, 2) выполнены в виде прямоугольных ящиков и снабжены обратными запорными клапанами 2 и 3 в верхней и в передней части соответственно. В передней части емкостей (со стороны движения волны) выполнены раструбы 4, необходимые для состыковки емкостей между собой. Задняя стенка 5 открыта для движения воды. На фигурах также представлены: 6 - морская волна, 1а - предыдущая емкость, 7 - общий цилиндрический шарнир для поворота запорных клапанов.

Набор, состоящий из нескольких последовательно соединенных и сообщающихся между собой емкостей 1a, 1b, 1c, 1d, 1е и т.д., расположен по ходу движения волн (по стрелке) (фиг. 3). На фиг. 3 также показаны соответствующие обратные запорные клапаны 2а, 2b, 2с, 2d, 2е, 3а, 3b, 3с, 3d, 3е. Общая длина набора емкостей примерно равна средней длине морской волны, характерной для данной береговой полосы. Все обратные запорные клапаны пропускают воду внутрь емкостей и не пропускают ее наружу.

Последняя емкость 1d (фиг. 4) содержит обратный клапан 8, примыкающий к нижней промежуточной водонапорной колонне 9, в верхней части которой также установлен обратный клапан 10. Этот клапан находится в промежутке между водонапорной колонной 9 и расположенной выше водонапорной колонной 11. В верхней части верхней водонапорной колонны имеется обратный клапан 12, который отделяет колонну 11 от водонапорного бака 13. Все обратные клапаны пропускают воду в сторону бака 13 и не допускают обратного движения воды. На выходе бака имеется приемная трубка 14, которая ведет к турбине (на фиг. 4 не показана) электрогенератора 15. После электрогенератора 15 вода через сливную трубку 16 выходит наружу.

Водонапорный бак может состоять из двух сообщающихся баков 13 и 13а (фиг. 5) с жидкостью соответственно 17 и 18. Емкость бака 13а превышает емкость бака 13, и бак 13а расположен над баком 13. При этом поверхность воды 17 в баке 13 ниже, чем поверхность воды 18 в баке 13а. Баки установлены на опорной колонне 19.

Датчик давления воды 20 измеряет давление водяного столба в нижнем баке 13 водонапорной башни. Сигналы датчика 20 воздействуют на регулятор 21 напора воды, поступающей на турбину электрогенератора 15.

Набор последовательно соединенных и сообщающихся между собой емкостей 1a, 1b, 1c, 1d, 1е и т.д. установлен так, чтобы емкости оставались под водой при минимальном уровне моря, характерном для данной прибрежной зоны, и должен постоянно покрываться водой (фиг. 6). Все емкости расположены на одном уровне и покоятся на поддоне 22. Поддон 22 установлен на устоях 23, последние вкопаны в грунт 24 морского дна.

Устройство для получения электроэнергии на основе использования морских волн действует следующим образом. При прохождении гребня волны над первой же емкостью 1 (фиг. 1, 2, 3, 4, 6) внешнее давление становится выше, чем в емкости, и обратный запорный клапан 2 поворачивается на шарнире 7 в сторону внутренней части емкости, повышая в ней давление. Это давление распространяется через все обратные запорные клапаны 3 в сторону водонапорного бака 13. При дальнейшем движении гребня волны срабатывают соответствующие обратные клапаны, пропуская повышенное давление внутрь очередной емкости и стимулируя передвижение напора воды в сторону водонапорного бака 13.

Как известно, длина волны «λ» в среднем колеблется в пределах λ=51 м - 195 м. При этом скорость «С» движения гребня волны определяется по формуле:

где g - ускорение силы тяжести.

Кинетическая энергия волны W, перемещающейся вдоль емкостей 1a, 1b, 1c, 1d, 1е и т.д., определяемая согласно уравнению W=mС2/2, преобразуется в потенциальную энергию Рh воды, наполняющую водонапорный бак 13. Эту потенциальную энергию можно определить согласно формуле Ph=mg(h2-h1), где h1 - уровень воды в емкостях 1а, 1b, 1c, 1d, 1е и т.д., h2 - уровень воды в водонапорном баке 13. m - масса воды, перемещающейся вдоль емкостей. Приравнивая эти два уравнения, получаем: Ph=W; (h1-h2)=C2/2g.

Для минимальной длины волны, равной λ=51, и соответственно минимальной скорости 8,9 м/с ее движения получаем h1-h2 ≈ 4 м. Для более длинных волн разность в уровнях повышается, доходя до 15,5 м при длине волны 195 м. Для того чтобы утилизировать этот избыточный перепад давления и используется дополнительный водонапорный бак 13а, вмещающий большее количество жидкости. Жидкость бака 13а свободно проходит в бак 13. Датчик давления воды 20 измеряет суммарное давление водяного столба в нижнем баке 13 водонапорной башни. Сигналы датчика 20 воздействуют на регулятор 21 напора воды, поступающей на турбину электрогенератора 15. При большем давлении в нижнем баке расход воды увеличивается, и электрогенератор 15 будет вырабатывать большее количество энергии, что позволяет повысить энергоотдачу при повышенном волнении моря.

Дополнительное преимущество данного устройства для получения электроэнергии на основе использования морских волн состоит в том, что оно просто в изготовлении и не требуют точного исполнения. Мощность, вырабатываемая электрогенератором, зависит от объема емкостей. Подобные устройства удобно размещать в прибрежной зоне для питания электроэнергией ближайших строений.

Похожие патенты RU2559098C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МОРСКИХ ВОЛН ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ 2014
  • Пащенко Федор Федорович
  • Круковский Леонид Ефимович
RU2559212C1
ВОЛНОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА 2006
  • Кирюнин Антон Евгеньевич
  • Телегин Юрий Александрович
  • Трофимов Юрий Владимирович
RU2316670C1
АНТИАРИДНОЕ ЗДАНИЕ 2009
  • Саркисов Сергей Карпович
  • Саркисов Аведик Сергеевич
  • Микуляева Валерия Владимировна
RU2424404C1
СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ РАСПОЛАГАЕМОГО ТЕПЛА АТМОСФЕРЫ ЗЕМЛИ И СОЛНЦА В МЕХАНИЧЕСКУЮ ЭНЕРГИЮ 1992
  • Шевцов Валентин Федорович
RU2101563C1
ГИДРОИМПУЛЬСНАЯ ДОЖДЕВАЛЬНАЯ УСТАНОВКА 2010
  • Кузин Сергей Николаевич
RU2468574C2
УНИВЕРСАЛЬНЫЙ АВТОНОМНЫЙ КОМПЛЕКС ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ 2010
  • Мосалёв Сергей Михайлович
  • Сыса Виктор Павлович
RU2437035C1
ЗДАНИЕ 2002
  • Саркисов С.К.
  • Мартенс Е.С.
RU2241103C2
УНИВЕРСАЛЬНАЯ МОРСКАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА 2007
  • Гаршин Олег Николаевич
RU2347939C2
АВТОНОМНАЯ ЖИВОТНОВОДЧЕСКАЯ ФЕРМА ДЛЯ ПУСТЫННЫХ ЗОН С РАЗРЕЖЕННОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТЬЮ 1992
  • Бабаев Агаджан Гельдыевич[Tm]
  • Мурадов Чары Оразмухаммедович[Tm]
  • Сейиткурбанов Сапаргельды[Tm]
RU2057437C1
МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКАЯ ТЕПЛОВАЯ СТАНЦИЯ 2009
  • Маринин Михаил Геннадьевич
  • Мосалёв Сергей Михайлович
  • Сыса Виктор Павлович
RU2419041C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 559 098 C1

Реферат патента 2015 года УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МОРСКИХ ВОЛН

Изобретение относится к области возобновляемой энергетики, а именно к преобразованию энергии волн открытых водоемов в электроэнергию. Устройство для получения электроэнергии на основе использования морских волн содержит преобразователь энергии морских волн, выполненный в виде набора последовательно соединенных и сообщающихся между собой через обратные запорные клапаны емкостей и приводящий к накоплению жидкости в аккумуляторе гидропотенциальной энергии. Емкости расположены по ходу движения волн. Аккумулятор выполнен в виде водонапорной башни, создающей необходимый напор воды для турбины электрогенератора, вырабатывающего электроэнергию. Емкости в верхней части снабжены дополнительными обратными запорными клапанами, пропускающими воду внутрь емкостей при прохождении над ними волн. Изобретение направлено на повышение КПД устройства, повышение его универсальности и упрощение конструкции. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Формула изобретения RU 2 559 098 C1

1. Устройство для получения электроэнергии на основе использования морских волн, содержащее преобразователь энергии морских волн, выполненный в виде набора последовательно соединенных и сообщающихся между собой через обратные запорные клапаны емкостей, расположенных по ходу движения волн, и приводящий к накоплению жидкости в аккумуляторе гидропотенциальной энергии, выполненном в виде водонапорной башни, создающей необходимый напор воды для турбины электрогенератора, вырабатывающего электроэнергию, отличающееся тем, что емкости в верхней части снабжены дополнительными обратными запорными клапанами, пропускающими воду внутрь емкостей при прохождении над ними волн.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что водонапорная башня состоит из двух сообщающихся баков.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что водонапорная башня содержит датчик давления воды, воздействующий на регулятор напора воды, поступающей на турбину электрогенератора.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2015 года RU2559098C1

Способ получения термоплавких и термореактивных смол 1950
  • Андрианова Н.В.
  • Петров Г.С.
  • Попова К.В.
SU90496A1
JPH0361672 A , 18.03.1991
Водонапорная башня 1958
  • Рожновский А.А.
SU121555A1
Способ приготовления лака 1924
  • Петров Г.С.
SU2011A1
US 4514977 A, 07.05.1985
US 8008795 B2, 30.08.2011

RU 2 559 098 C1

Авторы

Пащенко Федор Федорович

Круковский Леонид Ефимович

Даты

2015-08-10Публикация

2014-06-16Подача