ПЛАВУЧАЯ ВОЛНОВАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ Российский патент 2020 года по МПК F03B13/22 F03B13/26 

Изобретение относится к гидроэнергетике и может быть использовано для увеличения эффективности преобразования энергии морских волн и приливов-отливов.

Известна «Мобильная волновая электростанция» (Патент РФ №2580251, опубликовано 10.04.2016, бюл. №10), которая содержит плавающую платформу с размещенной на ней волноприемной камерой, соединенной с воздуховодом и воздушной турбиной, подключенной к электрогенератору. Волноприемная камера выполнена в виде v-образного протяженного вдоль фронта волны тоннеля с боковыми стенками, наклонной нижней плоскостью на его входе и с подпружиненным клапаном на выходе узкой части тоннеля, соединенного с воздуховодом, подключенным к хранилищу сжатого воздуха. Выход хранилища соединен с воздушной турбиной. Платформа содержит полости, заполняемые водой для создания регулируемой плавучести. Платформа соединена с опорой посредством гибких тросов. Изобретение направлено на создание мобильного, простого по конструкции устройства, максимально использующего энергию волн.

Недостатками данного изобретения является сложность сооружения, включение воздуховодов и воздушной турбины, коэффициент преобразования которой меньше гидравлической и высокая материалоемкость на единицу извлекаемой энергии.

Известна «Поплавковая волновая электростанция» (Патент РФ №2692187, опубликовано: 21.06.2019, бюл. №18) содержащая обтекаемый герметичный поплавок, блок, закрепленный на корме поплавка, через который переброшена цепь, на одном конце которой прикреплен маятник, другой конец этой цепи намотан на один из двух барабанов, расположенных в средней части палубы поплавка. На второй барабан в противоположном направлении намотана другая цепь, переброшенная через неподвижные блоки полиспаста, закрепленные на стойке, установленной на носовой части поплавка. Через подвижные блоки крюковой обоймы полиспаста присоединена третья цепь, второй конец которой прикреплен к якорю. Барабаны имеют общую ось, которая соединена с ротором электрического генератора, установленного на палубе. Поплавок выполнен из двух пар поплавков разного объема, одна пара из которых большего объема является основанием носовой части, а вторая пара поплавков в два раза меньшего объема является основанием кормовой части поплавковой волновой электростанции.

Недостатком предлагаемого изобретения является сложность преобразования механической энергии в электрическую через промежуточные звенья (барабан, маятник, цепи в блоках полиспаста), которые снижают коэффициент полезного действия.

Наиболее близким по технической сущности и по признакам является «Устройство для использования энергии волн»(патент РФ №2023906, опубликовано 30.11.1994), содержащее два полузатопленных и заякоренных понтона, жестко скрепленных между собой посредством распоров. В корпусах понтонов устроены сквозные поперечные отверстия с размещенными в них преобразователями энергии волн, причем нижние урезы этих отверстий расположены на уровне спокойной воды. Обращенным друг к другу бортам понтонов придана криволинейная дугообразная форма для образования между понтонами волноприемного канала переменного сечения: широкого с двух концов и сужающегося к середине. Накатывающиеся и откатывающиеся волны, входя в этот канал, увеличивают постепенно свою высоту, а вместе с тем и напор воды на расположенные в сквозных отверстиях понтонов гидротурбины или другие преобразователи энергии волн

К недостаткам этого устройства относятся: перпендикулярное расположение к направлению движению волны сквозных отверстий в корпусах понтонов; внутреннее расположение дугообразных бортов понтонов; отсутствие возможности изменения глубины погружения понтонов.

Техническая проблема - как повысить эффективность преобразования энергии волн и расширить диапазон параметров волн, при котором устройство будет работать.

Технический результат - высокая эффективность получения электроэнергии за счет волн в широком диапазоне параметров и приливов-отливов, достигается совершенствованием конструкции плавучей волновой электростанции, позволяющей изменят глубину погружения понтонов и угла между ними.

Сущность изобретения заключается в том, что плавучая волновая электростанция содержит два понтона с дугообразными бортами и со сквозными поперечными отверстиями с размещенными в них турбоагрегатами и жестко скрепленных между собой посредством распоров, при этом сквозные поперечные отверстия с турбоагрегатами имеют диафрагмы и находятся под определенным углом к направлению волны, распоры представляют собой винтовые штанги регулирующие расстояние и угол между понтонами, дугообразные борта понтонов размешены снаружи и понтоны имеют возможность изменения глубины погружения в зависимости от высоты волны.

На чертеже схематично показана плавучая волновая электростанция (ПВЭС), где 1 - понтоны, 2 - винтовые штанги, 3 - сквозные поперечные отверстия с диафрагмами (на схеме диафрагмыне показаны), 4 - турбоагрегаты, 5 - якорные механизмы, 6 - заливные горловины, 7 - сливные горловины.

ПВЭС работает следующим образом. В зависимости от параметров волны регулируются угол и расстояние между понтонами 1 винтовыми штангами 2. Таким же образом регулируется угол наклона сквозных поперечных отверстий 3 с диафрагмами (на схеме диафрагмы не показаны). Волна, поступая в сквозные поперечные отверстия 3 с диафрагмами, поступает к турбоагрегатам 4 для выработки электроэнергии. В сквозных поперечных отверстиях 3 диафрагмы, изменяя диаметр входного отверстия, регулируют расход воды через турбоагрегат 4 в зависимости от нагрузки. Понтоны 1 снабжены якорными механизмами 5 для сохранения статического положения. В зависимости от высоты волны меняется глубина погружения понтонов заливанием воды через заливные горловины 6 или сливом через сливные горловины 7. Необходимо отметить, что для получения электроэнергии вместо понтонов 1 может быть использовано любое плавательное средство (плавсредство). Накатывающиеся и откатывающиеся волны, входя в пространство между понтонами (плавсредствами), увеличивают напор воды на расположенные в сквозных поперечных отверстиях гидротурбины 4. Дугообразные борта понтонов (плавсредств) 1, размешенные снаружи, увеличивают разность давлений между m₀ и снаружи понтонов М₁ и М₂.

ПВЭС может быть использована также для получения энергии от приливов-отливов, и на ней могут быть размещены различные производственные помещения потребителей электроэнергии.

Преимущество предлагаемой плавучей волновой электростанции: увеличивается эффективность преобразования энергии волн за счет регулирования расстояния и угла между понтонами; ПВЭС может работать при любой высоте волн, приливах-отливах; вырабатываемую мощность регулируется расходом воды в сквозныхпоперечных отверстиях диафрагмами; ПВЭС-можно использовать и при движении плавсредств за счет водных течений, создаваемых разностью давлений; на ПВЭС могут быть размещены различные производственные помещения потребителей электроэнергии.

Изобретение относится к гидроэнергетике и может быть использовано для увеличения эффективности преобразования энергии морских волн и приливов-отливов. Плавучая волновая электростанция содержит два понтона 1 с дугообразными бортами и со сквозными поперечными отверстиями 3 с размещенными в них турбоагрегатами 4, жестко скрепленных между собой посредством распоров. Отверстия 3 с турбоагрегатами 4 имеют диафрагмы и находятся под определенным углом к направлению волны. Распоры представляют собой винтовые штанги 2, регулирующие расстояние и угол между понтонами 1. Дугообразные борта понтонов 1 размещены снаружи. Понтоны 1 имеют возможность изменения глубины погружения в зависимости от высоты волны. Изобретение направлено на повышение эффективности получения электроэнергии за счет волн в широком диапазоне параметров и приливов-отливов. 1 ил.

Плавучая волновая электростанция, содержащая два понтона с дугообразными бортами и со сквозными поперечными отверстиями с размещенными в них турбоагрегатами, жестко скрепленных между собой посредством распоров, отличающаяся тем, что сквозные поперечные отверстия с турбоагрегатами имеют диафрагмы и находятся под определенным углом к направлению волны, распоры представляют собой винтовые штанги, регулирующие расстояние и угол между понтонами, дугообразные борта понтонов размешены снаружи и понтоны имеют возможность изменения глубины погружения в зависимости от высоты волны.