RU161015U1 - Волновой энергетический модуль - Google Patents
Волновой энергетический модуль Download PDFInfo
- Publication number
- RU161015U1 RU161015U1 RU2015103258/06U RU2015103258U RU161015U1 RU 161015 U1 RU161015 U1 RU 161015U1 RU 2015103258/06 U RU2015103258/06 U RU 2015103258/06U RU 2015103258 U RU2015103258 U RU 2015103258U RU 161015 U1 RU161015 U1 RU 161015U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- module
- capsule
- hydraulic
- wave
- energy
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
- F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
- F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
- F03B13/16—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem"
- F03B13/20—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" wherein both members, i.e. wom and rem are movable relative to the sea bed or shore
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
Abstract
1. Волновой энергетический модуль, содержащий две герметичные цилиндрические капсулы, установленные одна в другой и имеющие балластные отсеки заполнения-откачки забортной водой, причем внутренняя капсула снабжена амортизаторами колебаний, стабилизатором ее вертикального положения и силовыми гидроцилиндрами динамического включения-отключения из рабочего цикла, причем в этой капсуле в водонепроницаемом отсеке размещены гидромоторы и электрогенераторы.2. Модуль по п. 1, отличающийся тем, что амортизаторы колебаний выполнены пружинными с изменяемым ходом и различным коэффициентом жесткости.3. Модуль по п. 1 или 2, отличающийся тем, что стабилизатор вертикального положения выполнен в виде полуцилиндрической сферы и элемента цилиндрической поверхности, установленных на роликах между капсулами.4. Модуль по п. 1 или 2, отличающийся тем, что снабжен швартовыми растяжками, прикрепляемыми на дне моря за поворотный узел или поворотную линейную конструкцию.
Description
Полезная модель относится к области альтернативной энергетики, в частности, к поплавковым волновым электростанциям (ПВЭС), преобразующим энергию морских волн в электрическую энергию.
Известен патент на изобретение RU №2016227, кл. F25B 13/20, опубл. 15.07.1994, в котором описывается модуль поплавковой волновой электростанции (ПВЭС), который представляет собой продолговатую осесимметричную капсулу-поплавок, располагаемую на поверхности моря в направлении местной вертикали. Внутри капсулы расположены механический преобразователь энергии волн - колебательный привод, электрогенератор и вспомогательный накопитель энергии. Колебательный привод позволяет согласовывать работу устройства с внешним волновым полем, обеспечивая оптимальные условия для отбора энергии. Под действием волн капсула-поплавок и колебательная система механического преобразователя находятся в непрерывном колебательном движении, а привод, сцепленный с последней, обеспечивает непрерывную раскрутку электрогенератора.
К недостаткам ПВЭС относится многоступенчатое механическое преобразование возвратно-поступательных колебаний груза маятника в энергию вращения ротора электрогенератора: применение винтовой передачи, редуктора, системы шестерен, в совокупности, создает низкий кпд передачи, что, в свою очередь, снижает общий коэффициент полезного действия ПВЭС; динамический инерционный накопитель условиях морской качки, кроме накопления энергии и создания более постоянной частоты вращения для электрогенератора, в тоже время проявляет и отрицательные воздействия на энерговыработку, так как кроме полезных вертикальных колебаний ПВЭС всегда испытывает различные другие сторонние колебания, относительно своей вертикальной оси, создавая гамму инерционных усилий на вращающийся маховик, которые замедляют его вращение с электрогенератором, а раскрутка маховика за счет электродвигателя создает отбор электрической мощности от электрогенератора, уменьшая, тем самым, его КПД и выработку электроэнергии. В данном устройстве отсутствуют какие-либо технические решения, с помощью которых можно было бы компенсировать или снять вредные воздействия сторонних сил.
Как результат, низкая электрическая мощность - 3 кВт при значительных вертикальных размерах 21 метр и массе - 25 т, исходя из этих данных, удельный показатель вырабатываемой электрической мощности на один метр ПВЭС составляет 0,14 кВт/м (3 кВт/21 м), показатель металлоемкости конструкции ПВЭС на один куб. метр составляет 0,77 т/м3 (25 т/32,3 м3), удельный показатель вырабатываемой электрической мощности на одну тонну конструкции составляет 0,12 кВт/т (3 кВт/25 т), удельный показатель вырабатываемой электрической мощности на один м объема конструкции составляет 0,093 кВт/м3 (3 кВт/32,3 м3) - очень низкие удельные показатели. Вертикальные размеры конструкции не позволяют устанавливать ПВЭС вблизи берега, так как для ее безопасной работы необходимая глубина должна составлять не менее 40 метров, при качке вся длина ПВЭС будет уходить под воду, но еще необходим запас по глубине для безопасной работы. Удаленность конструкции от берега, в свою очередь, увеличивает протяженность электрических кабелей. Все выше перечисленные факторы и низкие удельные показатели делают данную ПВЭС малоэффективной для применения.
Известна также система Pelamis, (см. http://www.membrana.ru/, www.Dailyновости науки и технологий, новинки техники, www.Pelamis). Pelamis - плавающая энергетическая установка для преобразования энергии морских волн в энергию электрическую. Установка была испытана в 2008 году на энергостанции Agucadoura Wave Farm, расположенной близ берегов Португалии.
Плавающая система Pelamis состоит из цилиндрических, подвижных секций, которые, изгибаясь на волнах, перемещают, находящиеся внутри, гидравлические поршни, прокачивающие масло через гидравлические двигатели, в свою очередь, вращающие электрогенераторы.
Размеры одной системы: 120 метров в длину и 3,5 метра в диаметре. Вырабатываемая электрическая мощность 750 кВт. Общая масса конструкций 750 т. КПД установки составляет 25-40%. Удельные показатели системы: удельный показатель вырабатываемой электрической мощности на один метр Pelamis составляет 6,25 кВт/м (750 кВт/120 м), показатель металлоемкости конструкции на один куб. метр составляет 0,65 т/м3 (750 т/1154 м3), удельный показатель вырабатываемой электрической мощности на одну тонну конструкции составляет 1,0 кВт/т (750 кВт/750 т), удельный показатель вырабатываемой электрической мощности на один куб. метр объема конструкции составляет 0,65 кВт/м3 (750 кВт/1154 м3).
Подвижные секции Pelamis технологически связаны между собой горизонтальными элементами гидроцилиндров, но такое их расположение ограничивает угол излома между секциями, при высоте волны выше 3,0 метра установка прекращает выработку электроэнергии и включает защитный режим. Помимо перемещений секций между собой в вертикальной плоскости, предусмотрено относительное их перемещение и в горизонтальной плоскости, напоминающее движение змейки, но возникающие одновременно перемещения в вертикальной и горизонтальной плоскостях значительно увеличивают динамические нагрузки на гидравлические элементы, что сокращает их рабочий ресурс и уменьшает высоту волны для применения системы. Кроме того, конструктивные особенности Pelamis позволяют эффективно работать только при той длине волны, которая в точности совпадает с длиной наклона двух соседних секций, т.е. в тот момент, когда точка излома секций находится на вершине волны, края секций находятся во впадинах между волнами, при этом достигается максимальный ход гидравлических поршней. Но в силу меняющегося характера волнения на море, вероятность такого сочетания, безусловно, маловероятна, что, в свою очередь, уменьшает эффективность волнового качения системы и ее энерговыработку. Pelamis более эффективно работает при его постановке в море с глубиной шельфа 50-60 метров на расстоянии от берега 5-10 километров, что делает невозможным его применение в мелководных морях или вблизи береговой полосы. К примеру, максимальная глубина Азовского моря составляет 15 метров, глубина северной части Каспийского моря не превышает 25 метров.
Таким образом, конструктивные особенности системы, недостатки, ограничивающие акваторию применения, низкие удельные показатели, низкий кпд 25-40%, не характеризуют систему Pelamis, как эффективную установку преобразования волновой энергии в электрическую. Наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели является полезная модель РФ №137580, кл. F03B 13/20, опубл. 04.09.2013, где описан волновой энергетический модуль, у которого внутри закрытого цилиндрического поплавка находится подвижный элемент - цилиндр, заполненный жидкостью, называемый гидроприводом, совершающий попеременно колебательные движения сверху вниз и снизу вверх, в соответствии с волновыми колебаниями. Проходящая через сопловые аппараты и рабочее колесо турбины жидкость, приводит во вращение колесо турбины, вращая его в одну сторону. В верхней части вал турбины соединен с электрогенератором, в нижней части вала установлен динамический инерционный накопитель энергии, который может быть выполнен в виде массивного диска.
Недостатком этого модуля является переменный напор и расход жидкости через рабочее колесо турбины в процессе колебаний и, вместе с тем, отсутствие регулирования перечисленных параметров, так как главными условиями эффективной и стабильной работы гидротурбины - это постоянство напора и расхода через нее. Сбой в частоте вращения колеса турбины особенно будет проявляться при переходе колебаний с одного полупериода на другой, на это влияют два фактора - разный уровень высоты жидкости перед турбиной между движениями гидропривода вверх на волну и вниз с волны, и влияние вектора силы тяжести жидкости и конструкции гидропривода, направленные вертикально вниз. При движении гидропривода с волны, направление вектора силы тяжести воды и конструкции гидропривода, совпадает с направлением его движения, и гидропривод перемещается с положительным ускорением, раскручивая колесо турбины, но при движении гидропривода вверх, направление его движения и данного вектора становится противоположными, и, гидропривод, имея отрицательное ускорение, будет перемещаться вверх с замедлением, поэтому, перемещаясь вверх с меньшим расходом, масса жидкости выполняет функцию тормоза колеса турбины. Несколько скомпенсировать падение частоты вращения сможет инерционный накопитель, но это означает отбор мощности на валу электрогенератора, и, как следствие, уменьшение производства электроэнергии. Кроме того, применение инерционного накопителя вращения в поплавковом варианте, в условиях морской болтанки, не может являться эффективным способом накопления энергии, так как вместе с полезными вертикальными колебаниями конструкции на волне, всегда происходят ее вредные колебания - спонтанные качания относительно своей вертикальной оси, вызывая, в свою очередь, возникновение сторонних инерционных сил на находящуюся внутри жидкость, инерционный накопитель, колесо турбины, создавая тормозящий эффект для вращения, что снижает производство электроэнергии. Кроме того, здесь отсутствуют какие-либо технические решения, с помощью которых можно было бы компенсировать или снять вредные воздействия сторонних сил.
Задачей полезной модели является устранение отмеченных недостатков известных модулей. Технический результат заключается в повышении мощности вырабатываемой электроэнергии с максимальной стабильностью в широком диапазоне морских волнений на морских акваториях различной глубины.
Задача решается, а технический результат достигается за счет того, что волновой энергетический модуль содержит две герметичные цилиндрические капсулы, установленные одна в другой и имеющие балластные отсеки заполнения-откачки забортной водой, причем внутренняя капсула снабжена амортизаторами колебаний, стабилизатором ее вертикального положения и силовыми гидроцилиндрами динамического включения-отключения из рабочего цикла, причем в этой капсуле в водонепроницаемом отсеке размещены гидромоторы и электрогенераторы. Амортизаторы колебаний могут быть выполнены пружинными с изменяемым ходом и различным коэффициентом жесткости. Стабилизатор вертикального положения может быть выполнен в виде полуцилиндрической сферы и элемента цилиндрической поверхности, установленными на роликах между капсулами. Кроме того, модуль снабжен швартовыми растяжками, прикрепляемыми на дне моря за поворотный узел или поворотную линейную конструкцию.
На фиг. 1 изображено продольное сечение модуля; на фиг. 2 - модуль с заполненными балластными отсеками между волнами; на фиг. 3 - модуль с заполненными балластными отсеками на гребне волны; на фиг. 4 - разрез по 1-1 на фиг. 1: на фиг. 5 - поперечное сечение модуля на разных участках волнения моря; на фиг. 6 - закрепление модуля на дне моря по схеме треугольника в надводном положении; на фиг. 7 - то же, в подводном положении; на фиг. 8 - закрепление модуля на дне моря по схеме прямоугольника в надводном положении с вариантами закрепления с помощью поворотного узла или поворотной линейной конструкцию; на фиг. 9 - то же, в подводном положении. На фиг. 5-9 стрелкой показано направление движения волны.
Волновой энергетический модуль состоит из двух герметичных, горизонтальных, цилиндрических капсул: наружной капсулы 1 и внутренней капсулы 2 движения, устанавливаемых одна внутри другой, с рабочим зазором 3 между ними, достаточным для расположения в нем элементов 4 силовых гидравлических цилиндров 5 возвратно-поступательного действия и регулируемых пружинных амортизаторов 6, образовывая, в совокупности, колебательную систему. В нижней части рабочего зазора, между наружной и внутренней подвижной капсулой устанавливается полуцилиндрическая сфера 7 на опорных, прикрепленных к ней роликах 8 нижнего и бокового положения, а в верхней части рабочего зазора между наружной и внутренней подвижной капсулой устанавливается промежуточный элемент цилиндрической поверхности 10 с прикрепленными к нему роликами 9 верхнего положения. Вертикальные элементы силовых гидроцилиндров неподвижно закрепляются в нижних и в верхних точках полуцилиндра и промежуточного элемента цилиндрической поверхности, соответственно. Верхняя промежуточная цилиндрическая поверхность необходима для восприятия усилия пружин, исключая их прямой контакт с частично поворачивающейся наружной капсулой при боковой качке модуля, (см. фиг. 5). Корпус силовых гидроцилиндров неподвижно закрепляется по центру внутренней капсулы в вертикальном положении.
Наружная капсула разделена герметичными перегородками 11 на несколько водонепроницаемых отсеков - отсеки балластные 12 для заполнения забортной водой с датчиками контроля 32 уровня заполнения, отсек центральный 13 для размещения внутренней капсулы 2 движения, содержит оборудование - насосы перекачки 14 для заполнения и откачки забортной воды в балластные отсеки, ваерные лебедки 15 с ваерным трюмом 16 для укладки ваерного троса 17. На торцевых сторонах наружной капсулы устанавливаются поворотные рым-блоки 18 для направленной подачи ваерного троса на лебедку, в нижней части наружной капсулы устанавливается килевой балласт 19.
Внутренняя подвижная капсула разделена герметичными перегородками 20 на несколько водонепроницаемых отсеков - отсеки балластные 21 для заполнения забортной водой сдатчиками контроля 32 уровня заполнения, отсек технологический 23 для размещения основного и вспомогательного технологического оборудования - гидромоторов объемного гидропривода 24, электрогенераторов 25, устройств управления и вспомогательных устройств с гидроаккумуляторами 26, гидролиний 27, блока управления электрогенераторами 28 с силовым кабелем 34. По длине балластных отсеков, по центру их объема, предусматривается узкоразмерный отсек 29 для размещения силовых гидроцилиндров 5 поступательного действия, гидролиний 27, насосов перекачки 22 забортной воды в балластные отсеки, электроприводов 30 для подачи пружинных амортизаторов в рабочий зазор 3 между капсулами 1 и 2. В верхних точках всех отсеков внутренней и наружной капсулы устанавливается оборудование воздухозабора - воздухоудаления 31. В нижней части внутренней капсулы предусматривается стационарный балласт 33 для увеличения массы и вертикальной остойчивости.
Преобразование волновой энергии в энергию электрическую происходит в следующей последовательности: механическая энергия колебания капсул преобразовывается в гидравлическую энергию потока рабочей жидкости за счет силовых гидроцилиндров - гидравлическая энергия потока рабочей жидкости преобразовывается в энергию вращения выходного вала на гидромоторах - энергия вращения выходного вала гидромотора передается вращению ротора установленного с ним соосно электрогенератора для производства электроэнергии.
В данном процессе источником энергии являются поступательные перемещения наружной и внутренней капсулы относительно друг друга при колебаниях модуля на волне или под водой. Динамика преобразования выглядит следующим образом: при переходе модуля через впадину волны, вертикальное движение наружной капсулы с волны вниз, за счет Архимедовой силы, прекращается, капсула начинает всплывать, но движение внутренней капсулы вниз, за счет инерции движения, продолжается. Обладая относительной кинетической энергией вертикального движения и потенциальной энергией силы тяжести, внутренняя капсула с усилием действует на корпус силовых гидроцилиндров, а наружная капсула, в свою очередь, действует на вертикальные элементы гидроцилиндров. За счет совместного двухстороннего сжатия рабочей жидкости в гидроцилиндрах, в системе объемного гидропривода создается поток рабочей жидкости большого давления 20 МПа и выше. Далее, при движении модуля вверх, на волну, система запасает потенциал, за счет смещения - подскока внутренней капсулы в верхнее положение, используя для этого силу инерции поступательного движения и энергию пружин, затем процесс повторяется. От силовых гидравлических цилиндров по гидролиниям гидравлическая энергия потока рабочей жидкости подается на устройства управления со вспомогательными устройствами и, распределяясь, поступает на гидромоторы вращательного движения, которые, в свою очередь, обеспечивают вращение электрогенераторов. Электроэнергия от электрогенераторов передается по силовому кабелю на берег потребителю.
Аналогичные технологические процессы будут происходить при постановке модуля в подводное положение, отличие в том, что колебания модуля идут в противофазе с колебаниями волн на поверхности: при прохождении гребня волны над модулем он будет частично погружаться на глубине, так как возникает дополнительный столб давления на модуль, а при прохождении впадины волны - частично всплывать, так как давление над модулем уменьшается.
Для получения согласованных колебаний капсул с набегающей волной, получения максимальных усилий на гидравлические цилиндры, равномерного распределения механической энергии колебаний и гидравлической энергии потока рабочей жидкости между гидроцилиндрами, оборудованием объемного гидропривода, в зависимости отданного характера волнения на море, предусматриваются вспомогательные системы управления.
Увеличение или уменьшения массы модуля осуществляется закачкой или откачкой забортной воды при увеличении или уменьшении высоты волны, соответственно. Увеличение массы внутренней капсулы увеличивает механическое воздействие на силовые гидроцилиндры, что ведет к увеличению гидравлической энергии потока рабочей жидкости и, соответственно, выработку электроэнергии. Закачка забортной воды в балластные отсеки капсул производится до получения максимально возможных значений выработки электроэнергии при данном характере волнения на море, но с учетом обеспечения достаточной положительной плавучести модуля для его эффективного функционирования. Для каждого характера волнения на море определяются свои оптимальные соотношения заполнения балластных отсеков.
Закачка-откачка забортной воды производится насосами перекачки 22, установленными в балластных отсеках наружной 1 и внутренней 2 капсул. Контроль заполнения осуществляется с помощью установленных датчиков 32 уровня воды. При необходимости буксировки модуля на ремонтные или профилактические работы производится полная откачка балластной воды.
Пружинные амортизаторы 6 в зависимости от характера волнения на море и объема заполнения балластных отсеков подаются в рабочий зазор 3 частично или на полную рабочую длину, при этом при необходимости изменяется количество работающих амортизаторов. С целью возможности более широкого диапазона регулирования предусматриваются амортизаторы с различным коэффициентом жесткости. Кроме основной своей функции - распределение механических усилий и согласование частоты колебаний, амортизаторы выполняют дополнительную функцию ограничителей от соударений между капсулами и силовыми гидроцилиндрами. Управление амортизаторами 6 осуществляется электроприводами, установленные на каждом амортизаторе.
Поддержания оптимального рабочего давления в объемном гидроприводе 24 при изменении массы модуля происходит за счет последовательного включения силовых гидравлических цилиндров в рабочий режим или их последовательного отключения из рабочего режима: переход из рабочего режима в нерабочий осуществляется за счет автоматического открытия байпасной линии на силовом гидроцилиндре при одновременном закрытии рабочей гидролинии; в результате таких действий гидронасос совершает возвратно-поступательные движения на холостом ходу, перекачивая рабочую жидкость сам на себя; переход в рабочий режим осуществляется в обратном порядке.
В предлагаемом модуле возможно последовательное включение рабочих пар гидромотор - электрогенератор при увеличении энергии потока рабочей жидкости от гидроцилиндров или их последовательного отключения при уменьшении энергии потока. Для получения электроэнергии с максимальным КПД в данном модуле устанавливается не менее двух технологических пар гидромотор - электрогенератор, предусматривая для каждой технологической пары свой диапазон генерируемой электрической мощности.
При возникновении запредельных штормовых условий, создающих угрозу для безопасной эксплуатации модуля возможна его работа в подводном положении. Постановка модуля в подводное положение может происходить и в случае надвигающегося плавающего средства. Возможность модуля уходить на глубину происходит с помощью двух ваерных лебедок 15, работающие одновременно. При необходимости лебедки включаются и, накручивая на барабан трос 17, затягивают модуль под воду. Всплытие модуля происходит за счет включение лебедок в обратную сторону.
Стабилизатор вертикального положения внутренней капсулы обеспечивает стабильное вертикальное положение внутренней поворотной конструкции при боковой качке модуля на волне. Сохранение устойчивого вертикального положения внутренней конструкции дает возможность внутренней капсуле совершать только вертикальные перемещения, передавая механическую энергию на гидроцилиндры без потерь. Устойчивое вертикальное положение обеспечивается достаточной массой полуцилиндрической сферы 7, установленной на роликах в нижней части рабочего зазора 3 между капсулами.
Устойчивое положение модуля параллельно фронту набегающей волны достигается двумя способами:
- установкой модуля на швартовых растяжках 35 по схеме треугольника, фиг. 6-7
- установкой модуля на швартовых растяжках 36 по схеме прямоугольника, фиг 8-9.
Схема треугольника - закрепление швартовых растяжек равной длины на морском дне 37, в одной точке поворотного узла 38, на поверхности моря швартовые растяжки крепятся к модулю с двух его торцевых сторон, образовывая с ним линии треугольника. На морском дне поворотный узел монтируется на неподвижном, закрепленным на грунте блоке 39. Установка модуля по схеме треугольника применяется для стационарного надводного или подводного положения.
Схема прямоугольника - закрепление швартовых растяжек равной длины на морском дне, в двух точках поворотной линейной конструкции 40, на поверхности моря швартовые растяжки крепятся к модулю с двух его торцевых сторон, образовывая с ним линии прямоугольника. На морском дне поворотная линейная конструкция монтируется с поворотным устройством 38 на неподвижном, закрепленным на грунте блоке 41. Установка модуля по схеме прямоугольника применяется для изменения надводного положения на подводное и наоборот.
При такой установке корпус модуля располагается параллельно Фронту набегающей волны, так как набегающие волны, обладая кинетической энергией, подталкивают модуль по направлению их движения. При изменении направления набегающих волн, возникает плечо силы, поворачивая модуль относительно точки вращения узла или линейной конструкции. Модуль с растяжками будет разворачиваться, пока плечо не равно нулю. Таким образом, поворотная система на швартовых растяжках будет всегда ориентирована по направлению движения волны, а модуль располагаться параллельно их фронту.
Для эффективности производства электроэнергии способы постановки модуля в море имеют важное значение, так как в этом случае, сводится к минимуму вредная килевая качка, к примеру, при длине модуля 10 метров и длине набегающих волн по фронту, обычно их длина 25-30 метров и более, килевая качка на модуле практически отсутствует. Благодаря этому, подъем на волну и падение с волны происходит одновременно, всем длинным корпусом модуля, создавая синхронность в перемещении капсул, поступательных движений гидроцилиндров, работы амортизаторов.
Предлагаемая полезная модель позволяет максимально убрать вредную для работы килевую и бортовую качку, оставляя для функционирования только вертикальную составляющую колебаний, что в целом дает возможность сохранить высокий КПД, конструктивно заложенный в применяемом на модуле оборудовании объемного гидропривода.
В последовательной цепочке преобразования волновой энергии в энергию электрическую, применяемое оборудование системы объемного гидропривода имеет высокие коэффициенты полезного действия. Коэффициент полезного действия КПД1 силовых гидроцилиндров поступательного действия - 0,91…0,96; КПД2 гидромоторов вращения - 0,8…0,95; КПД3 электрогенератора - 0,95; 0,9 - коэффициент (k), учитывающий потери в гидролиниях и гидрораспределителях - от 5 до 10%. Механический КПДмех. передачи усилий со стороны перемещающихся относительно друг друга капсул на гидроцилиндры равен единицы, так как передача осуществляется без потерь на прямую. Следовательно, общий КПД преобразования волновой энергии в энергию электрическую составляет: КПДобщ.=КПДмех.*КПД1*КПД2*КПД3*k=1*0,91*0,8*0,95*0,9=0,62, т.е. 62%.
Преимущество горизонтального модуля - его малая осадка и, как следствие, расширение акватории применения за счет уменьшения глубины морского дна под модулем, так как, к примеру, при глубине морского дна 10 метров и наружном диаметре модуля 3 метра, запас глубины под модулем составит 7-8 метров, что при условии ровного дна, вполне достаточно для его безопасной эксплуатации, поэтому данная горизонтальная конструкция модуля позволяет успешно его эксплуатировать как в прибрежной полосе с малыми глубинами, так и на больших глубинах при значительном удалении от берега, а герметичность конструкции, размещение технологического оборудования внутри корпуса модуля, использование гибких средств фиксации при рабочей постановке в море, позволяют использовать для работы любую высоту волн.
Claims (4)
1. Волновой энергетический модуль, содержащий две герметичные цилиндрические капсулы, установленные одна в другой и имеющие балластные отсеки заполнения-откачки забортной водой, причем внутренняя капсула снабжена амортизаторами колебаний, стабилизатором ее вертикального положения и силовыми гидроцилиндрами динамического включения-отключения из рабочего цикла, причем в этой капсуле в водонепроницаемом отсеке размещены гидромоторы и электрогенераторы.
2. Модуль по п. 1, отличающийся тем, что амортизаторы колебаний выполнены пружинными с изменяемым ходом и различным коэффициентом жесткости.
3. Модуль по п. 1 или 2, отличающийся тем, что стабилизатор вертикального положения выполнен в виде полуцилиндрической сферы и элемента цилиндрической поверхности, установленных на роликах между капсулами.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015103258/06U RU161015U1 (ru) | 2015-02-02 | 2015-02-02 | Волновой энергетический модуль |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015103258/06U RU161015U1 (ru) | 2015-02-02 | 2015-02-02 | Волновой энергетический модуль |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU161015U1 true RU161015U1 (ru) | 2016-04-10 |
Family
ID=55659839
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015103258/06U RU161015U1 (ru) | 2015-02-02 | 2015-02-02 | Волновой энергетический модуль |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU161015U1 (ru) |
-
2015
- 2015-02-02 RU RU2015103258/06U patent/RU161015U1/ru not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2652273C (en) | Wave energy converter with air compression (wecwac) | |
Isaacs et al. | Utilization of the energy in ocean waves | |
EP2496828A2 (en) | Wave energy conversion device | |
CN102650255B (zh) | 一种浮箱式海浪发电装置 | |
EP2776707A2 (en) | Wave powered generator | |
WO2012018392A2 (en) | System producing energy through the action of waves | |
KR101548433B1 (ko) | 진동 수주형 파력 발전 장치 | |
EP2527641A1 (en) | Balance wave-energy electricity generation system | |
KR101392282B1 (ko) | 파력 발전장치 | |
CN102900592B (zh) | 浮动平台波浪能储能系统和波浪能发电系统 | |
CN202756167U (zh) | 浮动平台波浪能储能系统和波浪能发电系统 | |
WO2012131705A2 (en) | A device for generating electrical energy using ocean waves | |
CN202954920U (zh) | 海浪发电装置 | |
CN103670891A (zh) | 一种波浪发电装置 | |
Amarkarthik et al. | Laboratory experiment on using non-floating body to generate electrical energy from water waves | |
KR20120048702A (ko) | 변위 구동기 | |
CN104018980A (zh) | 一种利用多个浮体的桩式波浪能俘获装置 | |
RU2559956C1 (ru) | Преобразователь энергии волн (варианты) | |
CN109630345B (zh) | 一种万向摆动能量捕获及转换装置以及换能器 | |
KR101492768B1 (ko) | 횡류터빈을 이용한 부유식 파력발전장치 | |
RU161015U1 (ru) | Волновой энергетический модуль | |
CN205117600U (zh) | 一种浮箱式波浪发电装置 | |
WO2016177858A1 (en) | A wave-powered electrical energy generation device | |
CN220581173U (zh) | 一种利用海洋中海浪进行发电的装置 | |
CN105464894A (zh) | 一种多维度的振荡浮子式波浪能转换装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20190203 |