ПЛАВУЧАЯ ПЛАТФОРМА Российский патент 2020 года по МПК B63B22/18 F03B13/14 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к плавучей платформе, выполненной с возможностью использования в преобразователе энергии волн (WEC) типа «точечный поглотитель».

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Хорошо известны огромные силы в морских волнах, используемые в качестве потенциала для извлечения электрической энергии. Вес воды по отношению к воздуху составляет 830/1, что показывает, что в гораздо меньшей области может быть извлечен такой же или лучший эффект, как энергия ветра. Это также применимо, даже если скорость ветра в среднем выше, чем вертикальная волновая скорость волн.

Наилучшие показатели стоимости/эффективности существующих систем волновой энергии сегодня на 80% выше, чем ветровой энергии. Преобразователи энергии волны, которые существуют, дают среднюю мощность на единицу менее 100 кВт. Эта комбинация объясняет очень умеренный интерес среди коммерческих инвесторов.

Большинство точечных поглотителей содержат круглый буй диаметром 7-14 метров, плавающий на поверхности и соединенный проволокой или т.п. с дном океана. Точечные поглотители современной конструкции, как правило, плавают довольно низко в волнах вследствие малого диаметра и тяжелого веса. Они также часто имеют округленное дно. Эти факторы очень негативно влияют на выходную мощность, так как волна значительно сглаживается чуть ниже верхнего слоя, что дает значительно меньший подъем, чем может указывать высота волны.

Сущность изобретения

Вышеизложенное показывает недостатки современных точечных поглотителей из-за небольших размеров, высокой относительной массы, вызывающих низкую флотацию, и не идеальную конструкцию с V-образными днищами, а также круглой формы. В результате, затраты на 1 МВт в существующих конфигурациях слишком велики, чтобы конкурировать с ветроэнергетикой.

Таким образом, целью настоящего изобретения является обеспечение лучшего и более эффективного точечного поглотителя.

Согласно изобретению обеспечена плавучая платформа (то есть точечный поглотитель) для преобразователя энергии волн (WEC), содержащая полый корпус, в котором могут быть расположены устройство для преобразования энергии. Плавучая платформа имеет нижнюю сторону, обращенную к используемой воде, верхнюю сторону, обращенную в противоположном направлении, и первую длинную сторону, образующую переднюю и вторую длинную сторону, образующие заднюю часть, и две короткие стороны. Обеспечено по меньшей мере одно средство выравнивания, которое выполнено с возможностью выравнивания передней части плавучей платформы с передней частью волны, то есть перпендикулярно направлению волны. Передняя часть плавучей платформы имеет длину по меньшей мере 20 м. Выравнивая переднюю часть плавучей платформы с передней частью волны, можно использовать увеличенную область подъема без влияния предыдущей и следующей волны. В противном случае это уменьшило бы высоту подъема из-за того, что платформа не сможет следовать форме волны. В этом случае платформа не сможет опускаться до нижней части волны, а также отрежет верхнюю часть, тем самым уменьшив высоту подъема и, следовательно, уменьшив мощность на выходе.

Согласно варианту осуществления изобретения длина передней части составляет по меньшей мере 40 м, предпочтительно по меньшей мере 50 м.

Согласно варианту осуществления изобретения длина передней части по меньшей мере в два раза больше длины стороны, предпочтительно по меньшей мере в три раза, и наиболее предпочтительно по меньшей мере в пять раз больше длины стороны.

Согласно варианту осуществления изобретения высота плавучей платформы составляет по меньшей мере 1 м, предпочтительно по меньшей мере 2 м или по меньшей мере 4 м в высоту. Предпочтительно, чтобы устройство для извлечения мощности располагалось внутри плавучей платформы, и для этого необходимо обеспечить достаточное пространство.

Согласно варианту осуществления изобретения средства выравнивания представляют собой, например, любую комбинацию крыла/крыльев, обеспеченную по меньшей мере на верхней стороне, струйный двигатель, расположенный вблизи нижней стороны, лопасти, расположенные вблизи коротких сторон, и/или пропеллера/пропеллеров, расположенного вблизи нижней стороны. Это возможно и с другими средствами.

Согласно еще одного варианта осуществления изобретения крыло/крылья расположены так, что они начинаются на полпути между передней частью и задней частью и выдвигаются назад за заднюю часть. Предпочтительно по меньшей мере два крыла и предпочтительно по меньшей мере четыре крыла. Предпочтительно, чтобы крылья были почти параллельными, имеющими угол от 0 до 8 градусов, распространяющийся назад.

Согласно варианту осуществления изобретения по меньшей мере два струйных двигателя сконструированы так, чтобы опускать воду назад и вперед соответственно вблизи одной короткой стороны, предпочтительно на концевом участке задней и передней части соответственно плавучей платформы.

Согласно варианту осуществления изобретения короткие стороны имеют по меньшей мере первый участок, обеспеченный под углом более 90 градусов между передней частью и первым участком.

Согласно варианту осуществления изобретения плавучая платформа прикреплена к морскому дну по меньшей мере одной анкеровкой между дном и плавучей платформой. В одном варианте осуществления анкеровка прикреплена в вращающемся крепежном средстве, обеспеченном на нижней стороне плавучей платформы. В другом варианте осуществления плавучая платформа прикреплена через неподвижные точки передней части и задней части.

Согласно варианту осуществления изобретения, между морским дном и плавучей платформой обеспечено по меньшей мере одно соединение для швартовки и извлечения мощности. В одном варианте осуществления по меньшей мере одно соединение для извлечения мощности проходит через вращающееся крепежное средство в плавучую платформу.

Согласно варианту осуществления изобретения плавучая платформа изготовлена посредством композитной многослойной конструкции. Это обеспечит легкую и жесткую плавучую платформу. Таким образом, плавучая платформа будет находиться на воде больше, чем в воде, слегка выступающей в воду, например, 10-30 см. Выступая ровно на один метр, он разрезает подъем двухметровой волны пополам, что приводит лишь к одному метру подъема. Это одна из нескольких причин плохой производительности многих ранее известных конструкций.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Далее настоящее изобретение будет описано с помощью различных вариантов осуществления, относящихся к прилагаемым чертежам, на которых:

Фиг.1а представляет собой вид в перспективе варианта осуществления плавучей платформы изобретения,

Фиг.1б представляет собой вид в перспективе варианта осуществления предлагаемом в изобретении плавучей платформы в волнах с вариантом осуществления и одним вариантом средств выравнивания,

Фиг. 2 представляет собой вид спереди варианта осуществления плавучей платформы,

Фиг. 3 представляет собой вид сверху варианта осуществления плавучей платформы, с другим вариантом осуществления анкеровки и тремя различными вариантами средств выравнивания,

Фиг. 4 представляет вид сбоку варианта осуществления плавающей платформы, показывающий короткую сторону,

Фиг. 5 представляет собой вид снизу варианта осуществления плавучей платформы, показывающий вариант крепления для анкеровки,

Фиг. 6 представляет собой вид сбоку варианта осуществления крепления для анкеровки на фиг.5,

Фиг. 7 представляет собой вид в плане снизу платформы,

Фиг. 8 представляет собой вид сверху, показывающий силовой кабель к берегу, расположенный под разными углами к буйку силового кабеля,

Фиг. 9 представляет собой вид сбоку варианта осуществления платформы с выводными кабельными ограждениями и фиксированными точками анкеровки,

Фиг. 10а,b,c,d представляет собой вид сбоку, соответственно, показывающий силовой кабель 14, проходящий через буи 15 для поддержания или соединительную втулку,

Фиг. 11a,b представляет собой вид сверху и вид короткой стороны, соответственно, показывающий выносные опоры, и фиг. 12а,b представляет собой виды сбоку множественного машинного соединения.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Все иллюстрации чертежей предназначены для описания выбранных вариантов настоящего изобретения и не предназначены для ограничения объема охраны настоящего изобретения.

Настоящее изобретение относится к плавучей платформе 1, выполненной с возможностью извлечения энергии в волнах в соответствии с принципом точечного поглотителя. На фиг.1 показан вариант осуществления настоящего изобретения. Плавучая платформа 1 выполнена в виде полого корпуса 24. Внутри, в пространстве 26 полого корпуса 24 могут быть расположены устройства для преобразования энергии 27. Например по меньшей мере редуктор и генератор могут быть расположены внутри корпуса 24. Оборудование 27 может находиться в платформе 1, частично висящей под платформой 1, на дне океана 17 или в комбинации этих двух.

Плавучая платформа 1 содержит нижнюю сторону 28, обращенную к используемой воде 6, верхнюю сторону 29 обращенную в противоположном направлении, и первую длинную сторону, образующую переднюю часть 30, и вторую длинную сторону, образующую заднюю часть 31. На концах 32 представлены короткие стороны 33. Форма коротких концов может быть любой подходящей формы, такая как прямая, вогнутая, выпуклая или заостренная, т.е. имеющая два участка 33а, 33b, которые расположены с большим углом, чем 90 градусов между передней частью 30 и задней частью 31 соответственно, до соответствующих участков 33а, 33b.

Платформа 1 обеспечена по меньшей мере одним средством 34 выравнивания. Средство 34 выравнивания выполнено с возможностью выравнивания передней части 30 плавучей платформы 1 с передней частью волны, то есть перпендикулярно направлению движения волны 6.

Плавучая платформа 1 предпочтительно соединена с большим причалом 25 или прикреплена к морскому дну другими средствами, например, через высверленные отверстия в породах морского дна и цементирующие металлические гарпуны в них. Кроме того, он может быть закреплен в относительном фиксированном положении, например, посредством от двух до четырех анкеров 5, например, посредством анкерных цепей 4. Буй 3 используется для каждого анкера 5. Цель буев состоит в том, чтобы удерживать платформу 1 в положении без ограничения вертикального движения. Они также будут оказывать демпфирующую силу на анкеровку 4, 5 платформы 1. Анкерные цепи 4 не должны быть цепью, но могут быть кабелем, проволокой, цепью, ремнем или подобным.

Соединение 25b для извлечения мощности с платформой 1 может быть выполнено с помощью линии вертикального направления, кабеля, провода, цепи, ремня или тому подобного. Настоящее изобретение способно использовать силы морской волны, так что силы вертикальной волны могут быть преобразованы в электричество в соответствии с настоящим изобретением. Генерируемое электричество по настоящему изобретению может транспортироваться в центр/центры распределения электроэнергии через подводные электрические кабели или надводные плавучие электрические кабели.

Плавучая платформа по изобретению имеет форму, в которой область подъема является большой, вследствие того, что она укладывается параллельно волнам 6 и, следовательно, может быть длинной вдоль передней части 30 и задней части 31 соответственно. Длина передней части 30 может составлять по меньшей мере 30 м, предпочтительно по меньшей мере 40 м и наиболее предпочтительно по меньшей мере 50 м.

Отношение длины передней части 30 к длине короткой стороны 33 может составлять 2:1 или более, независимо от строительных материалов. Большинство преобразователей энергии волн, WEC, содержат круговой буй диаметром 7-14 метров, плавающий на поверхности, соединяющий провод или аналогичный, с дном океана. Размеры диаметра ограничены, чтобы полностью опуститься в волну, а также не разрезать гребень волны. 7 метров дает площадь подъема 42 квадратных метра. 14 метров в диаметре дает площадь 154 метра. Если плавучая платформа 1 по изобретению имеет ширину 14 метров, она может, например, иметь длину 51 метр, что дает площадь подъема в представленной конструкции 714 квадратных метров благодаря своей более или менее прямоугольной форме. Это более высокая площадь подъема по сравнению с круговым буем. Другими словами, патентное преимущество основано на волновой платформе, лежащей параллельно волнам.

В районах со средней высотой волн 3 метра и более показанное соотношение 3,5:1 является достаточным для создания огромной подъемной силы. При увеличении подъемной силы, например, в областях с более низкими волновыми высотами, отношение может быть увеличено до 10:1. Причиной этого является то, что расстояния между последовательными волнами уменьшаются с более низкими волновыми высотами, вызывая возможное расстояние от передней части 30 до задней части 31 из 14 метров, чтобы быть слишком длинным. Расстояние 8-10 метров будет более подходящим, чтобы не разрезать волну, так как это было бы риском в случае с 14 метрами или аналогичным. 51×14-714 квадратных метров подъема. Если вместо этого размер будет составлять 100×10 метров, меньшие волны будут компенсированы 1000 квадратными метрами подъема, что в десять раз больше, чем круговой буй. Затем система извлечения мощности и устройство будут работать с напряжением и выходом не так далеко от того, что достигается при более высоких волнах. Это соотношение также может быть использовано в областях с более высокими волнами/длинными волнами, например, 140×14 метров, что дает площадь подъема почти в 2000 квадратных метров.

Благодаря этой узкой платформе система может создавать огромную мощность даже в районах со средней высотой волны около 1,5 метров, что легко встречается во всем мире, помимо всех прибрежных районов с гораздо более высокими волнами. Казалось бы, трудно добиться необходимой силы для плавучей платформы 1 с такими высокими коэффициентами, но сегодня есть способы конструирования, которые могут позаботиться об этой тяжелой нагрузке. Внутренняя конструкция может быть выполнена с ребрами, а также подкрепление в соответствующих областях, где силы будут высокими. Альтернативно, возможна более массивная конструкция с XPS или аналогичная, как легкий блок, заполняющий большую часть внутренней части. Форма или технические решения не связаны точно с чертежами; они являются лишь примерами возможной конструкции в рамках прилагаемой формулы изобретения.

Короткие стороны 33, показанные на фиг.1b и 3, имеют слегка заостренную форму, имеющую два участка 33a, 33b, что поможет как в том, чтобы как лучше взять море, так и помочь стабилизировать (выровнять) по направлению к ветру. Причина этого в том, что по мере того, как платформа 1 поворачивается в одну сторону, лобовое давление ветра будет больше на стороне, поворачивающейся к ветру, измеренной от центра давления на анкерном кольце. Эти короткие стороны 33, 33а, 33b предпочтительно вертикальны, чтобы достичь максимальной нижней поверхности.

Передние 30 и задние 31 длинные части могут иметь снижение вовнутрь и вниз, т. е. Нижняя сторона 28 меньше верхней стороны 29, чтобы лучше стабилизировать в горизонтальной плоскости.

Это возможность, так как платформа 1 будет работать также с вертикальными сторонами, а также с более уменьшенной формой. См. Рисунок 4, например.

Нижняя сторона 28 платформы 1 предпочтительно плоская, чтобы достигать максимально возможной подъемной силы. Вершина плоская на рисунках, но может иметь различные формы в зависимости от техники, а также испытания и динамики.

Если устройство находится на борту, в середине платформы 1 будет влажное отделение, где мощность волны будет передана различным компонентам в сухой секции.

Влажное отделение предпочтительно является водонепроницаемой к верхней стороне 29 или по меньшей мере двум третям высоты в зависимости от высоты платформы 1. Высота платформы 1 составляет по меньшей мере 1 м, предпочтительно по меньшей мере 2 м или по меньшей мере 4 м в высоту.

Средство 34 выравнивания представляет собой любую из комбинаций крыла/крыльев 2, обеспеченную по меньшей мере на верхней стороне 29, струйный двигатель/двигатели 7, расположенный рядом с нижней стороной 28, лопастями 19, расположенными вблизи коротких сторон, и/или пропеллера 38, расположенного вблизи нижней стороны 28. Согласно одному варианту осуществления обеспечена система струйного двигателя 7, см. фиг.3. Он работает, всасывая воду из-под платформы 1, проталкивая ее через трубопровод к расколу в трубопроводе, где клапан решает, будет ли струя воды идти к передней части 30 или задней части 31, тем самым вращая платформу 1 в желаемом направлении, поэтому он будет параллелен волнам 6. Это работает так же, как обычное носовое подруливающее устройство на любой средней яхте, но имеет то преимущество, что у него нет пропеллера, который может запутаться в посторонних предметах. Все или части струйного двигателя 7, такие как клапан и выходы, могут вместо этого располагаться на осевой линии непосредственно за пределами конца 33 платформы 1. Двигатель может быть электрическим или гидравлическим блоком, который может питаться от систем создания энергии на борту. Принцип не ограничивается конкретно струйным двигателем 7, но обычная опора для смычки, пропеллер 38, см. Фиг.2, за пределами удлинения коротких концов и аналогичные решения для поворота платформы 1 в любом случае, являются вариантами управления рысканием настоящего изобретения.

Струйный двигатель 7 или подобные системы требуют ввода для правильной работы системы. Существуют некоторые доступные возможности, но наиболее вероятным и хорошо зарекомендовавшим себя решением являются акселерометры 22, см. Фиг.2, помещается в порт и правый борт передней части 30 и соединяются с системой GPS. GPS только дешевле, но гироскоп в сочетании с GPS или один может также использоваться. Необходима довольно простая логика, которая уже существует на рынке, для мониторинга датчиков, а также для выполнения команд. Акселерометры 22 определяют, какая сторона платформы 1 поднимается сначала с входящей волной, соответственно, какая сторона спускается сначала с гребнем волны прохождения. Если, например, сторона порта поднимается первой, команда будет дана как для запуска струйного двигателя 7, так и для клапана, чтобы открыть соответствующий передний или задний выброс, чтобы повернуть платформу 1, чтобы снова выровняться с волна. Удар вперед или назад зависит от того, на каком конце 32 платформы 1 размещен двигатель 7. В качестве опции для акселерометров 22 могут использоваться лазеры или датчики на передней части 30, которые измеряют высоту воды/волны 6.

Не показаны на чертежах, но электрические потребности на борту платформы 1 могут быть задействованы из энергогенерирующего агрегата на борту или из более мелкой стационарной ветровой турбины, размещенной на палубе, в сочетании с батареей. Кран и лебедка могут также устанавливаться на палубе, помогая при установке и замене тяжелых деталей.

На фиг.3 и 4 показан другой вариант осуществления средство 34 выравнивания. Крылья 2 расположены по меньшей мере сверху верхней стороны 29. На фиг.3 показано, что крылья 2 расположены так, что они начинаются на полпути между передней частью 30 и задней стороной 31 и тянутся назад за заднюю часть 31. Предпочтительно они также выступают вниз за задней частью 31. Крылья могут быть почти параллельными, имеющими угол от 0 до 8 градусов, распространяющийся назад. Вертикальные крылья 2 помогают расположить платформу 1 с передней длинной частью 30 к волнам. Поскольку разница между ветром и волнами может достигать 45 градусов, этого недостаточно для идеального выравнивания, но будет выполнять большую часть работы, не затрачивая никакой энергии. Выравнивание также может быть выполнено другими способами, поэтому крылья 2 являются возможностью, а не необходимостью. На крыльях 2 показаны углы около 5 градусов с обеих сторон. Цель этого состоит в том, чтобы получить больше силы на ранней стадии поворота, чтобы он сам стабилизировался быстрее. Крылья 2 также будут работать с другими углами, а также с разным размером, формой и числами. Предпочтительно они располагаются в задней части центра давления анкеровки, они расширяются назад, чтобы набирать силу, простираются вверх и оптимально опускаются на кормовую сторону, но не настолько, чтобы соответствовать морю. Они могут быть изготовлены из любого материала и конструкции, способных выдерживать максимальную силу ветра.

Поскольку направление волны редко точно перпендикулярно направлению ветра, могут потребоваться дополнительные функции, чтобы поместить платформу 1 как можно более выровненную с ветром.

Одно из простых решений, которые сделают большую часть этой работы, - сделать крылья поворотными плюс минус около 30-40 градусов. Это можно сделать так же, как и с отделкой лифта на многих самолетах. Крылья в этом случае установлены на вертикальной оси поворота, при этом гидравлические или электрические винтовые домкраты нажимают переднюю часть крыльев в нужное положение. Если четыре крыла, все они будут соединены с лонжероном переднего конца и управляться одним винтовым гнездом. Из-за большого импульса требуется относительно низкая мощность. Система будет медленно перемещаться.

На фиг. 2 и 3 концевые лезвия 19 являются возможностью для дополнительного управления рысканием. Концевые лезвия 19 могут вставляться и выходить с каждой стороны, чтобы увеличить давление ветра на стороне порта или правого борта. Скорее всего, дополнительной опцией могут быть крылья, имеющие фиксированное решение без поворота и облегчающие работу струйного двигателя 7, когда средний ветер не находится под прямым углом к волнам. В качестве альтернативы они могут заменить крылья, учитывая, что они имеют правильный размер. Лезвие может быть расположено на скользящих рельсах в узкой раме, поддерживаемой подшипниками. Они могут проходить горизонтально и горизонтально с помощью зубчатых колес, соединенных с электрическими или гидравлическими двигателями. Возможны и другие механические решения, принцип - важный момент.

Платформа 1 может быть закреплена в относительном фиксированном положении с помощью двух-четырех анкеров 5 и анкерных цепей 4. Она может вращаться на 180 градусов по обе стороны, чтобы оставаться эффективной с изменением направления волны. Также доступен более простой вариант с фиксированным анкерным креплением, см. Рисунок 3, где вращение ограничено примерно на 160 градусов с каждой стороны, в зависимости от размера системы извлечения мощности под платформой 1. Хотя желательно более 120 градусов. Этот параметр применим в областях, где направление волны в большинстве дней входит в этот призрак. На фиг.3 одна цепь 4 прикреплена непосредственно к задней части 31 платформы 1. Когда это используется с обеих частей, угол ограничен примерно на 80 градусов с одной части, чтобы удерживать цепи 4 свободными от частей 30, 31 платформы 1. Если удлинение 21 установлено на длинной части 30 платформы и/ или 31, наружу и/или вниз, так что прикрепление цепи 4 выходит еще дальше, угол может быть увеличен до примерно 160 градусов. В этом варианте осуществления электрический кабель для передачи мощности на берег 14 может просто проходить через отверстие в нижней части платформы, предпочтительно относительно близко к центру, поскольку это будет поддерживать провисание кабеля 14 относительно постоянным. Этот вариант осуществления анкеровки представляет собой простой и экономичный способ крепления, и идеально подходит, когда направление волны в этой области изменяется на +/- 90 градусов или меньше в большинстве месяцев года. Угол к анкеру 5 и герметичность анкерных цепей 4 будут рассчитаны так, чтобы движение платформы 1 было примерно одинаковым во всех квадрантах.

Буи 3 должны быть достаточно большими, чтобы оставаться плавающим даже в экстремальных погодных условиях. Предпочтительна относительно плоская форма, например, 1: 3, чтобы не прогибаться больше, чем необходимо. Оценен размер около 10 м³, но, конечно, это зависит от веса цепей 4 и размера платформы 1. Следовательно, это обходимо будет рассчитывать для каждого варианта осуществления. Цель буев 3 состоит в том, чтобы удерживать платформу 1 в положении без ограничения вертикального движения. Они также будут оказывать демпфирующее усилие на закрепление платформы.

Цепи 4 должны быть достаточно прочными, чтобы удерживать платформу 1 в экстремальных погодных условиях. 30-60 мм класса U3 станет вероятным вариантом для 51-метровой платформы, в зависимости от максимального вероятного ветра в соответствующей области. Анкеры 5 будут иметь размер, чтобы удерживать пластинчатую форму 1 в экстремальных погодных условиях. Скользящий анкер 5 из 2-5 тонн будет вероятной возможностью, в зависимости от максимального вероятного ветра в соответствующей области, а также условий морского дна.

В случае, если анкерные цепи 4 прикреплены к платформе 1 в соответствии с фиксированным вариантом осуществления, кабель для передачи мощности на берег 14 будет проходить под платформой, а палуба будет свободна на сторонах порта и правого борта. Тогда концевые лезвия 19 могут выступать вертикально, а не горизонтально, над верхней стороной 29, другими словами, но с аналогичной логикой.

Поскольку условия ветра и волны отличаются от различных областей, желательно иметь возможность выбирать вариант крепления. Ранее фиксированный вариант осуществления был показан на фиг.3. Теперь будет описан другой вариант осуществления, относящийся к фиг.4-6 и 9-10. На фиг.4 механизм 8 скользящего кольца показан горизонтально. В этом варианте осуществления анкеровки платформа может вращаться на 180 градусов по обе стороны, что желательно в областях, где направление волны отличается на 120 градусов в течение нескольких дней в году. Цепи 4 соединены с внешним кольцом 9, которое свободно скользит вокруг внутреннего кольца 10, которое закреплено на платформе 1, смазанной водой, см. Фиг.6. Внутреннее кольцо 10 имеет выступ 39, выступающий радиально наружу от корпуса кольца 10, который удерживает скользящее кольцо 9, прикрепленное к платформе 1. Размеры колец также могут быть больше ширины между передней частью 30 и задней частью 31, см. Фиг.5, где пунктирный круг 23 показывает этот вариант осуществления, если он нужен для другого импульса на цепях. На фиг.6 также показан вариант осуществления, в котором кабель для передачи мощности на берег 14 выходит через кольца 9, 10. Также швартовое соединение 25b, предпочтительно цепь, в зависимости от выбранного варианта извлечения мощности, может проходить через кольцевой механизм 8. Платформа 1 может колебаться до 90,135 или 160 градусов без кабеля для передачи мощности на берег 14, имеющего конфликт с соединением к морскому дну 17.

В некоторых областях может быть гарантировано фиксированное анкерование, фиксированные крылья 2, концевые пластины плюс струйные двигатели 7, но в других случаях закрепление скользящего кольца, подвижные крылья 2 и подруливающие устройства 7 являются более оптимальным вариантом осуществления и так далее. Существует много мыслимых комбинаций и размеров. Отношение ширины против длины платформы 1 также является фактором, влияющим на то, какой общий вариант осуществления платформы 1 должен использоваться. Одна система рыскания (средство 34 выравнивания) сама по себе также может быть достаточной для выравнивания платформы 1 с учетом размеров и местоположения платформы.

На балластных цистернах 20 на фиг.7 показаны внутреннее пространство 26, функционирующее как машинное отделение и влажное отделение 40. Балластные цистерны могут быть заполнены водой до требуемого количества и будут влиять на баланс и плавучесть платформы 1. Все помещения могут быть разных размеров и местоположений, чем изображено.

На фиг.8 показан другой вариант осуществления электрического кабеля для передачи мощности на берег 14. Платформа 1 показана в трех разных положениях относительно буя 15 для электрического кабеля 14 для передачи мощности на берег. В этом варианте осуществления кабель 14 покидает платформу 1 с одного из концов 32. Этот вариант осуществления имеет значение, когда требуется иметь 180 градусов, в любом случае, поворот, в качестве возможности, всего 360. Если 90-120 градусов, как правило, достаточно в соответствующей области, то кабель 14 может быть продлен через отверстие в нижней части платформы, так как он не будет мешать анкерным цепям 4, см. Рисунок 3. Это применимо как с фиксированным анкерным решением, как показано на фиг.3, так и с кольцевым механизмом 8, см. фиг.6. При фиксированном анкерном решении 21 смещение анкерных цепей 4 и, тем самым, затягивание будет значительно сложнее, чем с вариантом кольца 8. Выбор одной возможности над другой будет учитывать стоимость строительства, а также размер платформы 1, в зависимости от условий ветра и волн в соответствующей области.

В одном положении, поз. A, платформа 1 имеет свой конец 32 платформы 1, ближайший к бую с углом в 20 градусов от расширенной осевой линии. На буе 15 кабель 14 продолжается до берега или к точке соединения для нескольких платформ 1 или ветряных электростанций. В другой позиции, поз. B, платформа повернута на 170 градусов от буя 15. В другом положении поз. C, платформа повернута на 50 градусов от буя 15.

Кабель 14 для передачи мощности на берег может подниматься из центра одной концевого участка 32 платформы 1. Он может проходить через жесткую трубу 12, которая скользит приблизительно на 135 градусов по рельсу 11. Предпочтительно, трение между рельсом 11 и трубкой 12 будет быть сведено к минимуму за счет использования роликов на рельсе 11. Поскольку труба 12 с полным прогибом 135 градусов, все еще имеет некоторые градусы, оставленные на (достигнутом) положении на 180 градусов, гибкий шланг или труба 13 размещается на удлинителе трубы 12. Цель состоит в том, чтобы согнуть кабель 14 на большее расстояние, чтобы не было проблем с усталостью. Возможно также, что рельс 11 больше, см. Пунктирную линию 16, поскольку это удлинит кабель 14 еще дальше за пределы сторон платформы 1, чтобы сделать возможным 180 или несколько больше градусов. На фиг.6 показана платформа 1 от короткого конца 32, причем рельс 11 проходит поперек и немного выше верхней стороны 29.

На фиг.7a,b,c и d показан вид сбоку электрического кабеля 14 для передачи мощности на берег, идущего на берег, при использовании концевого решения над рельсом 11.

На фиг.10а показана передняя часть 30 платформы 1 с концом 32, имеющим рельс 11, ближайший к бую 15, целью которого является создание гибкого соединения, когда платформа 1 поворачивается в разных направлениях. В этом положении вес кабеля 14, возможно с добавленными весами, удерживает кабель 14 в слабом состоянии, чтобы не ударить по морскому дну 17.

На фиг.10b показана задняя часть 31 платформы 1 с концом 32, имеющим рельс 11, наиболее удаленный от буя 15, так как платформа 1 повернулась на 180 градусов. Кабель 14 для передачи мощности на берег теперь растянут подобно почти всему расстоянию платформы 1. Слабину, которая ранее находилась вблизи морского дна 17, теперь поднимается на гораздо более высокое положение, а буй 15 тянется ближе к платформе 1. Цепь 36, удерживающая буй, может иметь более слабую, чем на чертеже.

Два вышеупомянутых решения актуальны, когда глубина ниже платформы находится на более высоком конце шкалы, так как провисание как в кабеле 14, так и на буе 15 будет больше, чем в более мелкой воде.

На рисунке 10с показан тот же принцип, что и для более мелкой воды. Чтобы компенсировать это, концепция имеет один дополнительный буй 15. Добавляется небольшой вес 18, который имеет эффект вытягивания буев 15 вместе и, таким образом, добавление к суммарному провисанию, доступному в кабеле 14.

На фиг.10d показана платформа 1, повернутая с концом 32, имеющим рельс 11, наиболее удаленный от буев 15, и, следовательно, при максимальном растяжении. Из-за дополнительного ослабления, обеспечиваемого двумя буями 15 и весом 18, который теперь поднят, общая длина провисания относительно глубины моря почти удваивается.

На фиг.11а, б показана концепция выносных опор 37, когда платформа 1 является длинной и узкой.

На фиг.11а показан вид с птичьего полета и вид сбоку на фиг.4 с короткой стороны 33. Конструкция с отношением длины до 10:1 длинных частей 30, 31 по сравнению с шириной между длинными сторонами является оптимальной при желании извлечь большое количество энергии даже при меньших волнах. Например, при средней высоте волны 1,8 метра, что характерно для больших районов Северного моря, длина волны составит 40 метров. При расстоянии 100×10 метров расстояние передней части 30 до задней части 31 составляет 10 метров, оно хорошо впишется в эту более короткую длину волны. Подходящее соотношение между шириной платформы и длиной волны составляет от 1 до 4 и от 1 до 5. Если обратиться к ширине платформы в этом тексте, это означает более короткую сторону, длина является самой длинной стороной. Длина волны от гребня до гребня. Площадь подъема будет достаточной, чтобы соответствовать ежедневной выходной мощности самых больших ветроэнергетических установок в том же районе по более низкой цене.

Поскольку платформа 1 нуждается в определенной высоте по сравнению с шириной и длиной, чтобы иметь свою прочность, это длинная и узкая конструкция будет более неустойчивым, чем предыдущее показанное соотношение 3,5:1. Таким образом, можно было бы добавить выносную опору 37, чтобы удостовериться, что он не слишком сильно оседает или опрокидывается. Платформа 1 будет иметь силовой взлет/устройство Y1 плюс балластные цистерны 20, низкие в корпусе 24, что положительно скажется на стабильности. Это в сочетании с более наклонной передней частью 30 и задней частью 31, обеспечивающим V-образную форму корпуса 24, скорее всего, будет достаточным для поддержания его вертикально, но выносные опоры могут быть дополнительным вариантом для повышения стабильности.

Выносные опоры 37 имеют такие умеренные размеры, что они лишь немного уменьшат расстояние, которое платформа 1 опускается в волновом желобе, так что производительность очень незначительно отрицательно сказывается. Однако, несмотря на стабильность, этот небольшой подъем является достаточным для поддержания стабильности платформы 1. Как можно видеть на фиг. 11b, нижняя сторона выносных опор 37 обеспечена выше, чем нижняя сторона 28 платформы 1. Таким образом, выносные опоры 37 в течение большей части времени остаются вне воды или слегка касаются ее, когда это необходимо. Выносные опоры 37 могут иметь любую подходящую форму.

Даже если на фиг.11а,b показана платформа с одной выносной опорой 37 с каждой стороны, два варианта могут быть альтернативными, принцип стабилизации платформы 1 остается неизменным. Однако, поскольку сила, направленная к точечному поглотителю, направлена вниз, было бы наиболее логично разместить выносную опору 37 в той же области, что и противоположная сила. Таким образом, для прочности требуется меньше материала. Если одноточечное соединение 25b поглотителя находится посередине, это будет логическая область для выносной опоры 37. Подобно путям, если имеет значение более одного соединения, например 25b, можно было бы рассмотреть более одной области размещения выносных опор 37.

На фиг.12а,b показан вариант осуществления плавучей платформы, содержащий более одного механизма Y1, в показанном примере три, которые каждый соединены через соединение 25b', 25b'', 25b'' для извлечения мощности с конструкцией 41, которая, в свою очередь, соединена через соединение 25b извлечения мощности с швартовкой 25. Это возможный вариант извлечения мощности, когда длина по сравнению с шириной платформы 1 превышает примерно 5: 1. При делении нагрузки на платформу на три разные области, изгибающие силы на конструкции будут более равномерно распределены. Как следствие, необходимо использовать менее укрепляющий материал, создавая более легкую и менее дорогостоящую платформу 1. Еще один аспект заключается в том, что, например, при 2000 квадратных метрах подъемной зоны, спрос на прочность и размеры одной системы извлечения мощности может быть сложной задачей для проектирования, так что разделение на три точки может быть более желательным.

На фиг.12а показана конструкция 41 в горизонтальном положении. Конструкция 41 выполнена так, что платформа поворачивается вокруг одной швартовки 25. Схема выполнения конструкции 41 является предпочтительной по двум причинам. Во-первых, он будет намного сильнее, чем прямой пруток. Во-вторых, он будет оказывать балансирующую силу между тремя точками, так как любая дислокация, изображенная на фиг.12b, из горизонтальной плоскости будет заставлять как нижнюю, так и верхнюю часть конструкции 41 в положении, показанном на фиг. 12а. Балансирующий эффект может быть дополнительно усилен электронными и/или механическими измерительными системами в сочетании с блоком управления (не показан).

Платформа 1 может быть изготовлена из стали, алюминия, сэндвич-композитов, ПВХ, EPS/XPS или других материалов. Предпочтительно платформа построена так же, как некоторые современные катамараны, используя полимерные сэндвич-композиционные материалы, чтобы поддерживать платформу 1, плавающую как можно больше на волнах 6, не углубляясь в воду. Предпочтительно платформа будет выступать примерно на 2 дециметра вглубь воды.

Платформа 1 будет построена так, чтобы выдерживать самые сильные ветры и самые высокие волны, даже лежащие параллельно волнам. Это предполагает, что он размещен в достаточно глубокой воде, чтобы избежать ломающихся волн, как правило, на основе минимума в 1,3 раза максимальной возможной высоты волны. Поскольку платформа 1 имеет такую большую площадь, а также свет по отношению к ее размеру, она будет в основном плавать поверх воды, в зависимости от мощности. Это приводит к тому, что выживаемость по сравнению с обычно тяжелым, низкоплавучим судном находится в другом масштабе. Он будет вести себя как плавучий понтон.

Настоящее изобретение обеспечивает решение, которое в одном блоке позволит использовать мощность, равную или превышающую крупнейшие в мире береговые ветровые энергетические установки. Эти ветряные турбины имеют высоту башни более 100 метров, требующую дорогостоящей установки в глубокой воде, а также лопасти диаметром 160 м плюс, что делает их визуальным нарушением. Настоящее изобретение будет стоить приблизительно 50-70% морских ветровых электростанций, включая производство и установку, в расчете на каждый произведенный МВт. Визуальное нарушение будет минимальным, с 5-10% высоты, а также с умеренным шумом. Он также может быть расположен ближе к берегу до тех пор, пока глубина более чем в 1,3 раза превышает вероятную волну-убийцу в соответствующей области. Причина в том, что разрушающие волны, которые представляют опасность для плавучих устройств, будут устранены, так как волны будут иметь глубоководную форму. В практической жизни достаточно 30-50 метров.

Учитывая, что он намного ниже по высоте, чем концепции береговой ветроэнергетики, его можно разместить вблизи берега, не нарушая визуальных пейзажей. Часто ветровая энергия размещается на расстоянии 20-60 км от берега, что делает установку, кабели и техническое обслуживание дорогостоящей концепцией. Этот конкретный патент предназначен для конструкции плавучей платформы/поглотителя. Выходная мощность основана на оборудовании, которое может относиться к любому известному или будущему типу.

Все различные варианты осуществления могут быть объединены с одной или более из различных показанных и описанных частей и участков, составив еще несколько вариантов осуществления, отличных от показанных в этом описании, если это не противоречит формуле изобретения.

Изобретение относится к средствам для преобразования энергии волн. Предложена плавучая платформа для преобразователя энергии волн (WEC), содержащая полый корпус, в котором может быть установлено устройство для преобразования энергии, при этом плавучая платформа имеет обратную сторону, обращенную к используемой воде, верхнюю сторону, обращенную в противоположном направлении, и первую длинную сторону, образующую переднюю часть, и вторую длинную сторону, образующую заднюю часть, и две короткие стороны, в которой обеспечено по меньшей мере одно средство выравнивания, причем средство выравнивания выполнено с возможностью выравнивания передней части плавучей платформы с передней частью волны, т.е. перпендикулярно направлению волны, причем передняя часть плавучей платформы имеет длину по меньшей мере 20 м. Технический результат заключается в повышении эффективности устройства преобразования энергии волн. 13 з.п. ф-лы, 18 ил.

1. Плавучая платформа для преобразователя энергии волн (WEC), содержащая полый корпус, в котором могут быть установлены устройства для преобразования энергии, отличающаяся тем, что плавучая платформа имеет обратную сторону, обращенную к используемой воде, верхнюю сторону, обращенную в противоположном направлении, и первую длинную сторону, образующую переднюю часть, и вторую длинную сторону, образующую заднюю часть, и две короткие стороны, в которой обеспечено по меньшей мере одно средство выравнивания в виде по меньшей мере одного струйного двигателя и/или по меньшей мере одного пропеллера, причем средство выравнивания выполнено с возможностью выравнивания передней части плавучей платформы с передней частью волны, т.е. перпендикулярно направлению волны, причем передняя часть плавучей платформы имеет длину по меньшей мере 30 м, а длина передней части по меньшей мере в два раза больше длины короткой стороны, при этом высота плавучей платформы составляет по меньшей мере 1 м, причем плавучая платформа изготовлена посредством композитной многослойной конструкции, которая обеспечивает легкую и жесткую плавучую платформу, которая находится на воде больше, чем в воде так, что платформа выполнена с возможностью работы в волнах глубоководной формы на глубине моря, более чем в 1,3 раза превышающей наивысшую вероятную огромную волну в соответствующей области.

2. Плавучая платформа по п.1, в которой длина передней части составляет по меньшей мере 40 м, предпочтительно по меньшей мере 50 м.

3. Плавучая платформа по п.1, в которой длина передней части по меньшей мере в три раза превышает длину короткой стороны, предпочтительно по меньшей мере в пять раз.

4. Плавучая платформа по пп.1, 2 или 3, в которой высота плавучей платформы составляет по меньшей мере 2 м, предпочтительно по меньшей мере 4 м.

5. Плавучая платформа по п.1, в которой дополнительное средство выравнивания представляет собой любое из или комбинацию крыла/ьев, обеспеченного/ых по меньшей мере на верхней стороне, и/или лопасти, расположенные вблизи коротких сторон.

6. Плавучая платформа по п.5, в которой крыло/крылья расположено/ы так, что они начинаются на полпути между передней и задней частью и выдвигаются назад за заднюю часть.

7. Плавучая платформа по п.5 или 6, в которой имеется по меньшей мере два крыла и предпочтительно по меньшей мере четыре крыла.

8. Плавучая платформа по п.7, в которой крылья почти параллельны и разворачиваются назад под углом между 0 и 8 градусами.

9. Плавучая платформа по п.5, в которой по меньшей мере два струйных двигателя выполнены с возможностью нагнетать воду назад и вперед, соответственно, вблизи одной короткой стороны.

10. Плавучая платформа по любому из предшествующих пунктов, в которой короткие стороны имеют по меньшей мере первый участок, обеспеченный под углом более 90 градусов между передним и первым участками.

11. Плавучая платформа по любому из предшествующих пунктов, в которой плавучая платформа прикреплена к морскому дну по меньшей мере одной анкеровкой между дном и плавучей платформой.

12. Плавучая платформа по п.11, в которой анкеровка закреплена во вращающемся крепежном средстве, обеспеченном на нижней стороне плавучей платформы.

13. Плавучая платформа по любому из предшествующих пунктов, в которой между морским дном и плавучей платформой обеспечено по меньшей мере одно соединение для швартовки и извлечения мощности.

14. Плавучая платформа по п.12, в которой по меньшей мере одно соединение для извлечения мощности обеспечено между морским дном и плавучей платформой, проходя через вращающиеся средства крепления в плавучую платформу.