RU2559956C1 - Wave energy converter (versions) - Google Patents
Wave energy converter (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2559956C1 RU2559956C1 RU2014117083/06A RU2014117083A RU2559956C1 RU 2559956 C1 RU2559956 C1 RU 2559956C1 RU 2014117083/06 A RU2014117083/06 A RU 2014117083/06A RU 2014117083 A RU2014117083 A RU 2014117083A RU 2559956 C1 RU2559956 C1 RU 2559956C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frame
- float
- cylinder
- rod
- generator
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
Abstract
Description
Преобразователь энергии относится к области энергетики и может быть использован для извлечения электроэнергии из энергии движения волн морей и океанов.An energy converter belongs to the field of energy and can be used to extract electricity from the energy of the movement of waves of the seas and oceans.
Известна волновая электростанция, содержащая плавучий корпус, механический преобразователь энергии морских волн, выполненный в виде горизонтально установленного водила, с одного конца связанного с вертикально и шарнирно установленным на корпусе валом, связанным с ротором электрогенератора, статор которого связан с плавучим корпусом, а другой его конец снабжен массой, причем электростанция снабжена дополнительными поплавками, связанными с корпусом с помощью телескопических выдвижных механизмов, с возможностью регулировки совокупной длины плавающей части корпуса и поплавков, равной полудлине волны, кроме того, водило снабжено телескопическим выдвижным механизмом перемещения массы относительно вала привода электрогенератора. Электростанция снабжена мультипликатором и обгонной муфтой (RU 2482326 C2, 20.05.2013).Known wave power plant containing a floating body, a mechanical energy converter of sea waves, made in the form of a horizontally mounted carrier, at one end connected to a shaft vertically and pivotally mounted on the body, connected to the rotor of the generator, the stator of which is connected to the floating body, and its other end supplied with mass, and the power plant is equipped with additional floats associated with the housing using telescopic telescopic mechanisms, with the ability to adjust together the length of the floating part of the housing and floats equal to half the wavelength, in addition, the carrier is provided with a telescopic sliding mechanism moving mass relative to the shaft electric drive. The power plant is equipped with a multiplier and an overrunning clutch (RU 2482326 C2, 05.20.2013).
Известно устройство, использующее энергию морских волн, содержащее плавучее тело, соединенное посредством гибкого соединительного средства с преобразователем, совершающим возвратно-поступательное перемещение в линейном генераторе, причем плавучее тело приспособлено для плавания на море, а статор генератора приспособлен для постановки на якорь на морском дне. Устройство имеет направляющее устройство, установленное на входе соединительного средства в кожухе генератора и содержит пустотелый корпус, имеющий нижнее и верхнее отверстия. Соединительное средство приспособлено для прохождения через нижнее отверстие и верхнее отверстие направляющего устройства, причем часть соединительного средства, кратковременно располагаемая между упомянутыми отверстиями, определяется как направляемая часть, при этом нижнее отверстие расположено так, что направляемая часть рядом с нижним отверстием находится на одной прямой с упомянутой центральной осью, а верхнее отверстие расположено так, что направляемая часть рядом с верхним отверстием имеет возможность образовать угол с центральной осью (RU 2478828 C2, 10.04.2013).A device is known that uses the energy of sea waves, containing a floating body connected by means of a flexible connecting means to a transducer reciprocating in a linear generator, the floating body being adapted for sailing at sea, and the generator stator adapted for anchoring on the seabed. The device has a guide device mounted at the input of the connecting means in the generator casing and comprises a hollow body having lower and upper openings. The connecting means is adapted to pass through the lower hole and the upper hole of the guide device, and the part of the connecting means located briefly between the said holes is defined as the guided part, while the lower hole is located so that the guided part next to the lower hole is on a straight line with the aforementioned the central axis, and the upper hole is located so that the guided part near the upper hole has the ability to form an angle with the cent cial axis (RU 2478828 C2, 10.04.2013).
Известен преобразователь энергии морских волн, содержащий верхний поплавок, расположенный на поверхности моря, гидроцилиндр и электрический генератор с ротором, совершающим возвратно-поступательное движение, и неподвижный статор. Ротор выполнен из постоянных магнитов. Статор содержит катушки индуктивности. Гидроцилиндр установлен внутри поплавка и представляет собой насос двойного действия. Преобразователь снабжен гидравлическим вибратором, состоящим из цилиндра, заполненного жидкостью, по оси которого размещен с возможностью возвратно-поступательного движения ступенчатый вал, механически связанный с ротором генератора, а гидравлически через управляющий распределительный золотник - с напорной и сливной камерами гидроцилиндра. Вибратор и генератор установлены внутри трубы, соединяющей гидроцилиндр с нижним поплавком через регулятор заглубления, соединенный с морским дном. Плавучесть поплавка существенно больше плавучести поплавка. Изобретение направлено на повышение эффективности преобразователя, что достигается путем преобразования низкочастотных колебаний поплавка, находящегося на поверхности морских волн, в высокочастотные колебания ротора линейного генератора относительно неподвижного магнитопровода (RU 2462613 C1, 27.09.2012).A known energy converter of sea waves, comprising an upper float located on the surface of the sea, a hydraulic cylinder and an electric generator with a rotor, reciprocating, and a fixed stator. The rotor is made of permanent magnets. The stator contains inductors. The hydraulic cylinder is installed inside the float and is a double-acting pump. The converter is equipped with a hydraulic vibrator, consisting of a cylinder filled with liquid, along the axis of which a stepped shaft is placed with the possibility of reciprocating motion, mechanically connected with the generator rotor, and hydraulically through the control distribution valve with pressure and drain chambers of the hydraulic cylinder. The vibrator and generator are installed inside the pipe connecting the hydraulic cylinder to the lower float through a depth regulator connected to the seabed. The buoyancy of the float is significantly greater than the buoyancy of the float. The invention is aimed at improving the efficiency of the Converter, which is achieved by converting low-frequency oscillations of the float located on the surface of sea waves into high-frequency oscillations of the rotor of a linear generator relative to a fixed magnetic circuit (RU 2462613 C1, 09/27/2012).
Существует проблема транспортировки энергоносителей от преобразователей энергии морских волн к потребителю энергии. Так, например, известно техническое решение по заявке Великобритании (GB 2445951 А, 30.07.2008), где предусматривается преобразование энергии морских волн в энергию сжатой жидкости, которая под давлением закачивается в резервуары, расположенные на берегу. Однако это техническое решение относится к средствам берегового базирования и не может быть использовано вдали от берега. Энергоснабжение средств морского базирования (гидроакустических буев, бакенов и др.) с берега затруднительно.There is a problem of transporting energy carriers from energy converters of sea waves to an energy consumer. For example, a technical solution is known according to the application of Great Britain (GB 2445951 A, 07/30/2008), which provides for the conversion of the energy of sea waves into energy of compressed liquid, which is pumped under pressure into reservoirs located on the shore. However, this technical solution relates to coast-based facilities and cannot be used away from the coast. It is difficult to supply sea-based facilities (sonar buoys, beacons, etc.) from the shore.
К настоящему времени в мире разработано и практически реализовано большое количество технологических схем, способов и устройств для преобразования энергии волн в электроэнергию, имеющих в своем составе турбины, механические редукторы для передачи возвратно-поступательного движения воды к традиционному электрическому генератору. Известна стационарная конструкция и заглубленная плавучесть, повторяющая движение волн и преобразующая линейное движение во вращательное движение, возбуждающее генератор (US 2010/244451 А1, 30.09.2010).To date, a large number of technological schemes, methods and devices for converting wave energy into electricity, comprising turbines, mechanical gearboxes for transmitting reciprocating water to a traditional electric generator, have been developed and practically implemented in the world. A stationary structure and in-depth buoyancy is known, which repeats the movement of waves and converts linear motion into rotational motion, exciting the generator (US 2010/244451 A1, 09/30/2010).
Известно устройство с плавающим и неподвижным поплавками, перемещающимися относительно друг друга и передающими вращательное движение элементу, который конвертирует энергию вращения в электрическую (KR 20100118597 A, 05.11.2010). Подобные устройства имеют сложную и дорогостоящую конструкцию, что снижает целесообразность их использования.A device with floating and fixed floats, moving relative to each other and transmitting rotational motion to an element that converts rotational energy into electrical energy (KR 20100118597 A, 11/05/2010). Such devices have a complex and expensive design, which reduces the feasibility of their use.
Известно устройство для преобразования энергии, содержащее линейный генератор и динамический инерционный накопитель энергии, содержащий груз и упругие элементы, при этом предполагается, что частота собственных колебаний ротора генератора соизмерима с характерной частотой колебаний поплавка в воде патент (RU 2037642 С1, 19.06.1995).A device for converting energy containing a linear generator and a dynamic inertial energy storage device containing a load and elastic elements is known, while it is assumed that the natural frequency of the generator rotor is comparable to the characteristic frequency of the float in water patent (RU 2037642 C1, 06/19/1995).
Известно также техническое решение заявке WO 2009/111077 А2, 11.09.2009, в котором содержится поплавок с генератором электроэнергии, включающий корпус и катушку индуктивности, а также подвижную электромагнитную систему и пружину, связывающую систему с неподвижным корпусом, связанным с дном. Генератор может также включать упругие регулирующие средства для согласования собственных колебаний с колебаниями поплавка. Такие устройства не способны эффективно использовать энергию волн из-за нерегулярности амплитуды, фазы и направления движения волн, малой скорости их вертикального перемещения.A technical solution is also known to the application WO 2009/111077 A2, September 11, 2009, which contains a float with an electric power generator including a housing and an inductor, as well as a moving electromagnetic system and a spring connecting the system to a fixed housing connected to the bottom. The generator may also include elastic control means to match the natural vibrations with the vibrations of the float. Such devices are not able to effectively use the energy of the waves due to the irregularity of the amplitude, phase and direction of movement of the waves, low speed of their vertical movement.
Известно устройство, содержащее поплавок, ротор линейного генератора и статор с витками электрической обмотки, прикрепленный к морскому дну, а между поплавком и генератором размещены соосно два гидроцилиндра разных диаметров (US 2004/251692 А1, 16.12.2004). Эффективность этого технического решения несколько выше предыдущих решений, использующих линейные генераторы, но остается достаточно низкой, так как электромагнитная мощность генератора зависит от амплитуды колебаний линейно, а от частоты колебаний - в третьей степени (см. М.Я. Хитерер и др. Синхронные электрические машины возвратно-поступательного движения». - СПб.: Корона принт, 2008, с. 286, с. 181).A device is known that contains a float, a rotor of a linear generator and a stator with turns of an electric winding attached to the seabed, and two hydraulic cylinders of different diameters are coaxially located between the float and the generator (US 2004/251692 A1, December 16, 2004). The effectiveness of this technical solution is slightly higher than previous solutions using linear generators, but remains quite low, since the electromagnetic power of the generator depends linearly on the oscillation amplitude, and to the third degree on the oscillation frequency (see M.Ya. Khiterer et al. Synchronous electric reciprocating machines. ”- SPb .: Crown print, 2008, p. 286, p. 181).
Также известна энергетическая установка, использующая энергию морских волн, отличающаяся тем, что она содержит множество устройств, использующих энергию морских волн (RU 2011111560 А, 10.10.2012).Also known is a power plant using the energy of sea waves, characterized in that it contains many devices using the energy of sea waves (RU 2011111560 A, 10/10/2012).
Известен гидравлический узел для преобразования энергии волн в гидравлическое давление рабочей жидкости, при этом узел содержит гидроцилиндр, корпус которого шарнирно соединен с корпусом узла, а шток гидроцилиндра соединен с поворотной заслонкой, которая установлена в полости волноприемника с возможностью ее поворота в полости последнего («Botton-fixed near-shore devices», 4.2.2, p. 12. Status and research and developmend priorities, 2003, International entrgi agency, IEA).A hydraulic assembly is known for converting wave energy into hydraulic pressure of a working fluid, the assembly comprising a hydraulic cylinder, the housing of which is pivotally connected to the housing of the assembly, and the hydraulic cylinder stem is connected to a rotary valve, which is installed in the cavity of the wave receiver with the possibility of its rotation in the cavity of the latter ("Botton -fixed near-shore devices ”, 4.2.2, p. 12. Status and research and developmend priorities, 2003, International entrgi agency, IEA).
Известно устройство для преобразования энергии волн в энергию сжатой рабочей жидкости, содержащее поплавок и грузило, которые связаны между собой через гидравлический цилиндр (Wave energy conversion processes, SEASUN, POWER SUSTEMS, WAVE ENERGU RESOURCE AND ECONOMIC ASESSMENT, DELBUOY heaving buoy sustem, fig. 3-1; 3-11, p. 6-7 (heave), June, 1992).A device for converting wave energy into energy of a compressed working fluid containing a float and a sinker, which are interconnected via a hydraulic cylinder (Wave energy conversion processes, SEASUN, POWER SUSTEMS, WAVE ENERGU RESOURCE AND ECONOMIC ASESSMENT, DELBUOY heaving buoy sustem, fig. 3 -1; 3-11, p. 6-7 (heave), June, 1992).
Известные преобразователи энергии, в частности известный поплавковый преобразователь с прикрепленным снизу гидроцилиндром, конец штанги которого привязан к поплавку, а конец корпуса - через гибкий трос или жесткую металлоконструкцию к балластному весу на дне, - не удовлетворяет эффективности его использования. Поскольку такой преобразователь характеризуется вертикальным расположением гидроцилиндра, что подразумевает рабочий ход поршня, сравнимый с высотой волны. Вследствие этого гидроцилиндр необходимо делать слишком длинным, что является дорогостоящим решением. Кроме того, такой гидроцилиндр подвержен поломкам из-за изгибов штока при поперечных нагрузках, происходящих от бокового смещения поплавка. Особенно сильно это проявляется при повышенном волнении. Такой преобразователь легко выходит из строя при повышенном уровне волнения на поверхности, поскольку боковое смещение поплавка приводит к чрезмерным нагрузкам на штангу гидроцилиндра, особенно в максимально вышедшем из корпуса положении, и в дальнейшем к поломкам гидроцилиндра.Known energy converters, in particular, a known float converter with a hydraulic cylinder attached from below, the end of the rod of which is attached to the float, and the end of the body through a flexible cable or rigid metal structure to the ballast weight at the bottom, do not satisfy its efficiency. Since such a converter is characterized by a vertical arrangement of the hydraulic cylinder, which implies a stroke of the piston comparable to the height of the wave. As a result, the hydraulic cylinder must be made too long, which is an expensive solution. In addition, such a hydraulic cylinder is susceptible to breakdowns due to rod bends under lateral loads resulting from lateral displacement of the float. This is especially pronounced with increased excitement. Such a converter easily fails with an increased level of disturbance on the surface, since the lateral displacement of the float leads to excessive loads on the hydraulic cylinder rod, especially in the position that is most out of the housing, and in the future to hydraulic cylinder breakdowns.
Другие известные преобразователи с поплавками, привязанными к мощным металлоконструкциям, расположенным на дне, которые при движении за поплавком приводят в действие различные механизмы преобразования энергии, не отвечают условиям прочность этих конструкций, они не позволяют выдерживать значительные по силе и разнообразные по направлению волновые нагрузки. Такие преобразователи имеют большой вес и имеют сложную конструкцию.Other well-known transducers with floats attached to powerful metal structures located at the bottom, which, when moving behind the float, activate various energy conversion mechanisms, do not meet the strength conditions of these structures, they do not allow to withstand significant in strength and wave directions diverse in direction. Such converters are heavy and have a complex structure.
Из известных устройств близким к устройству, представленным в данном описании, является преобразователь энергии волн, содержащий плавучий объект с размещенным на нем преобразователем энергии морских волн в электрическую энергию и рабочий орган, связанный с преобразователем с возможностью относительного перемещения рабочего органа и плавучего объекта, причем рабочий орган представляет собой погружной элемент с положительной плавучестью, площадь проекции которого на горизонтальную плоскость больше каждой из площадей его проекций на две другие плоскости, перпендикулярные первой плоскости и друг другу, и который в рабочем положении расположен ниже дна плавучего объекта. Преобразователь энергии включает закрепленный на плавучем объекте гидроцилиндр со штоком, связанным с погружным элементом, и гидромотор, соединенный с генератором, гидроаккумулятором и баком, которые посредством трубопроводов и обратных клапанов сообщены с полостями гидроцилиндра. Преобразователь энергии включает соединенную с генератором турбину, связанную, по крайней мере, с одним телескопическим насосом, соединенным с погружным элементом. Погружной элемент выполнен, по крайней мере, с одной поворотной створкой. Преобразователь снабжен шарнирно связанными между собой звеньями, каждое из которых расположено одним концом в соответствующем направляющем пазу погружного элемента, а другим концом - в соответствующем направляющем пазу плавучего объекта (RU 2012139309 А, 27.03.2014). Однако данный преобразователь не отвечает требованиям простоты конструкции и надежности работы в условиях воздействий больших волн и течений.Of the known devices, close to the device presented in this description is a wave energy transducer comprising a floating object with a transducer of sea wave energy into electrical energy and a working member connected to the transducer with the possibility of relative movement of the working body and the floating object, moreover, the working an organ is a submersible element with positive buoyancy, the projection area of which on a horizontal plane is greater than each of the areas of its projections on two other planes, perpendicular to the first plane and to each other, and which in the working position is located below the bottom of the floating object. The energy converter includes a hydraulic cylinder mounted on a floating object with a rod connected to a submersible element, and a hydraulic motor connected to a generator, a hydraulic accumulator and a tank, which are connected to the hydraulic cylinder cavities through pipelines and check valves. The energy converter includes a turbine connected to the generator and connected to at least one telescopic pump connected to the submersible element. The submersible element is made with at least one pivoting sash. The converter is equipped with articulated links, each of which is located at one end in the corresponding guide groove of the immersion element, and the other end in the corresponding guide groove of the floating object (RU 2012139309 A, 03/27/2014). However, this converter does not meet the requirements of simplicity of design and reliability under conditions of exposure to large waves and currents.
Известны преобразователь, в котором мотор и генератор установлены на поплавке, а рычаг тягой связан с расположенным на дне балластным грузом (CN 1064134 А, 02.09.1992); преобразователь, оснащенный зарядным устройством для зарядки электроаккумулятора, которые располагаются в верхней части поплавка (RU 2513070 С1, 20.04.2014).A converter is known in which the motor and generator are mounted on a float, and the lever is connected by a thrust to a ballast weight located at the bottom (CN 1064134 A, 09/02/1992); a converter equipped with a charger for charging an electric battery, which are located in the upper part of the float (RU 2513070 C1, 04/20/2014).
Наиболее близким преобразователем энергии волн к представленному в данном описании преобразователю является преобразователь энергии волн, содержащий расположенный в воде поплавок, шарнирно соединенные рамки, одна из которых соединена тягой с поплавком и шарнирно связана со штоком цилиндра, расположенным массиве воды, при этом цилиндр сообщен с гидромотором, соединенным с генератором, а другая рамка шарнирно соединена с цилиндром (GR 20110100683 А, 11.07.2013). В этой конструкции рамками являются мощные рычаги, масса которых увеличена в зоне их шарнирного соединения с целью размещения в этой зоне генератора, что значительной мере связано с усложнением и увеличением массы преобразователя.The closest wave energy converter to the converter described in this description is a wave energy converter containing a float located in water, pivotally connected frames, one of which is connected by a rod to the float and pivotally connected to a cylinder rod located in the water array, while the cylinder is in communication with a hydraulic motor connected to the generator, and the other frame is pivotally connected to the cylinder (GR 20110100683 A, 07/11/2013). In this design, the frames are powerful levers, the mass of which is increased in the area of their hinge connection in order to place the generator in this zone, which is largely associated with the complication and increase in mass of the converter.
Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции и массы преобразователя.The technical result of the invention is to simplify the design and mass of the Converter.
Технический результат получен преобразователем энергии волн, содержащим расположенный на поверхности воды поплавок, шарнирно соединенные рамки, первая из которых соединена тягой с поплавком и шарнирно связана со штоком цилиндра, расположенным массиве воды, при этом цилиндр сообщен с гидромотором, соединенным с генератором, а вторая рамка шарнирно соединена с цилиндром, причем каждая рамка выполнена треугольной в виде двух рычагов с перемычкой, жестко связанной с ними, перемычка первой рамки соединена со штоком, а перемычка второй рамки - с цилиндром, причем рамки соединены друг с другом основаниями, вторая рамка соединена тягой с расположенным на дне балластным грузом, а гидромотор и генератор установлены на поплавке.The technical result was obtained by a wave energy converter containing a float located on the water surface, articulated frames, the first of which is connected by a rod to the float and pivotally connected to the cylinder rod located in the water array, while the cylinder is in communication with a hydraulic motor connected to the generator, and the second frame pivotally connected to the cylinder, each frame being triangular in the form of two levers with a jumper rigidly connected to them, the jumper of the first frame is connected to the rod, and the jumper of the second frame - with a cylinder, the frames being connected to each other by bases, the second frame is connected by a rod with a ballast weight located at the bottom, and the hydraulic motor and generator are mounted on a float.
Технический результат получен преобразователем энергии волн, содержащим расположенный на поверхности воды поплавок, шарнирно соединенные рамки, первая из которых соединена тягой с поплавком и шарнирно связана со штоком цилиндра, расположенным в массиве воды, при этом цилиндр сообщен с гидромотором, соединенным с генератором, вторая рамка шарнирно соединена с цилиндром, а гидромотор и генератор установлены на берегу, причем каждая рамка выполнена треугольной в виде двух рычагов с перемычкой, жестко связанной с ними, перемычка первой рамки соединена со штоком, а перемычка второй рамки - с цилиндром, причем рамки соединены друг с другом основаниями, а вторая рамка соединена тягой с расположенным на дне балластным грузом.The technical result was obtained by a wave energy converter containing a float located on the water surface, articulated frames, the first of which is connected by a rod to the float and pivotally connected to a cylinder rod located in the body of water, while the cylinder is in communication with a hydraulic motor connected to the generator, the second frame pivotally connected to the cylinder, and the hydraulic motor and generator are installed on the shore, with each frame being triangular in the form of two levers with a jumper rigidly connected to them, a jumper of the first frame the ki is connected to the rod, and the jumper of the second frame is connected to the cylinder, the frames being connected to each other by bases, and the second frame is connected by a rod with a ballast weight located at the bottom.
Технический результат получен преобразователем энергии волн, содержащим расположенный на поверхности воды поплавок, шарнирно соединенные рамки, первая из которых соединена тягой с поплавком и шарнирно связана со штоком цилиндра, расположенным в массиве воды, при этом цилиндр сообщен с гидромотором, соединенным с генератором, а вторая рамка шарнирно соединена с цилиндром, причем каждая рамка выполнена треугольной в виде двух рычагов с перемычкой, жесткосвязанной с ними, перемычка первой рамки соединена со штоком, а перемычка второй рамки - с цилиндром, причем рамки соединены друг с другом основаниями, вторая рамка соединена тягой с расположенным на дне балластным грузом, а преобразователь оснащен зарядным устройством для зарядки съемных электроаккумуляторов, соединенным с генератором, при этом гидромотор, генератор и зарядное устройство установлены на поплавке или на берегу.The technical result was obtained by a wave energy converter containing a float located on the water surface, articulated frames, the first of which is connected by a rod to the float and pivotally connected to a cylinder rod located in the water mass, the cylinder being in communication with a hydraulic motor connected to the generator, and the second the frame is pivotally connected to the cylinder, each frame being triangular in the form of two levers with a jumper rigidly connected to them, the jumper of the first frame is connected to the rod, and the jumper of the second frame and - with a cylinder, the frames being connected to each other by bases, the second frame is connected by a rod with a ballast weight located at the bottom, and the converter is equipped with a charger for charging removable electric batteries connected to a generator, while the hydraulic motor, generator and charger are mounted on a float or on the shore.
На фиг. 1 показан общий вид преобразователя с гидроцилиндром;In FIG. 1 shows a general view of a converter with a hydraulic cylinder;
на фиг. 2 показаны соединенные рамки без гидроцилиндра, в развернутом состоянии, по стрелке А на фиг. 1;in FIG. 2 shows connected frames without a hydraulic cylinder, in the expanded state, along arrow A in FIG. one;
на фиг. 3 показаны рамки с гидроцилиндром, вид сбоку;in FIG. 3 shows a frame with a hydraulic cylinder, side view;
на фиг. 4 показаны рамки с гидроцилиндром в пространственном изображении;in FIG. 4 shows frames with a hydraulic cylinder in a spatial image;
на фиг. 5 - положение преобразователя энергии в состоянии выдвинутого штока гидроцилиндра;in FIG. 5 - position of the energy Converter in the state of the extended rod of the hydraulic cylinder;
на фиг. 6 - положение преобразователя энергии в состоянии втянутого штока гидроцилиндра;in FIG. 6 - position of the energy Converter in the state of the retracted rod of the hydraulic cylinder;
на фиг. 7 - вариант механизма преобразования энергии с гидроцилиндром и подпружиненными рамками;in FIG. 7 is an embodiment of an energy conversion mechanism with a hydraulic cylinder and spring-loaded frames;
на фиг. 8 - электрогидравлическая схема преобразователя;in FIG. 8 - electro-hydraulic circuit of the Converter;
на фиг. 9 - схема преобразователя энергии с передачей электроэнергии в электрическую сеть и в электроаккумулятор.in FIG. 9 is a diagram of an energy converter with electric power transmission to an electric network and to an electric accumulator.
Преобразователь (фиг. 1) расположен в водном массиве 1 моря или океана и частично он расположен на поплавке 2, соединенном тросом или жестким соединением с первой верхней рамкой 3, с которой шарнирно соединена вторая нижняя рамка 4. Вторая нижняя рамка 4 шарнирно соединена с корпусом 5 гидроцилиндра или рабочего цилиндра, заполненного маслом, а первая верхняя рамка 3 шарнирно соединена со штоком 6 гидроцилиндра, имеющего поршень. Преобразователь имеет балластный груз 7, установленный на дне 8 моря, причем поплавок 2 соединением 9 связан с верхним концом первой верхней рамки 3, а нижний конец второй нижней рамки 4 соединен канатом 10 с балластным грузом 7. Поршневая полость гидроцилиндра сообщена шлангом 11 с устройством 12 преобразования энергии рабочей жидкости в электроэнергию. Преобразователь, изображенный на фиг. 1, имеет средства, клапаны, гидрораспределитель (не показаны) для подачи в заданном направлении рабочей жидкости под давлением в устройство 12. В одном из исполнений преобразователя устройство 12 установлено на берегу 13. Поплавок 2 представляет собой плавучее тело, предпочтительно симметричное относительно вертикальной оси вращения, в котором плавучесть обеспечивается герметичными металлическими или пластиковыми емкостями, заполненными воздухом, а прочность поддерживается металлической рамой. Балластный груз 7 по весу превышает плавучесть поплавка и, будучи размещенным на дне, удерживает преобразователь в заданном рабочем положении, показанном на фиг. 1. Поплавок 2 указанным соединением 9 связан с верхней рамкой 3 или гибким канатом, или жестким стержнем.The transducer (Fig. 1) is located in the body of
Рамки 3 и 4 шарнирно соединены одними своими сторонами так, что могут поворачиваться вокруг оси их шарнирного соединения. Рамки 3 и 4 (фиг. 4) представляют собой две металлоконструкции, предпочтительно треугольной формы (фиг. 2), соединенные с возможностью поворота относительно друг друга вокруг оси 14, опирающейся на подшипники 15 шарнирного соединения рамок. Рамки соединены друг с другом основаниями - своими широкими сторонами.The
Шток 6 гидроцилиндра (фиг. 4) соединен с рамкой 3 посредством перемычки 16, которая жестко связана с рычагами 17 и 18 рамки 3. Корпус 5 гидроцилиндра шарнирно соединен с рамкой 4 посредством перемычки 19, жестко соединенной с рычагами 20 и 21 рамки 4. Корпус 5 гидроцилиндра шарнирно соединен с перемычкой 19. Крепления гидроцилиндра к перемычкам 16 и 19 находятся в плоскости, перпендикулярной к оси 14.The
В одном из исполнений преобразователя он оснащен гидроаккумуляторами 20 и 21 (фиг. 8) и сообщенным с ними гидромотором 22. Шлангами 23 с установленными в них обратными клапанами 24 и 25 гидроцилиндр 5 сообщен с гидромотором 22 и гидроаккумуляторами 20 и 21.In one embodiment of the converter, it is equipped with
В другом исполнении преобразователя (фиг. 7) рамки 3 и 4 подпружинены относительно друг друга с целью их возвращения в исходное положение. Для этого рамки соединены друг с другом упругим элементом 26 (фиг. 8), который выполнен в виде пружины, упругого стержня, или в виде иного известного упругого элемента. Шток и корпус гидроцилиндра соединены с рамками 3 и 4 шарнирами 27 и 28 соответственно.In another embodiment of the converter (Fig. 7), the
Гидромотор 22 соединен с электрогенератором 29 (фиг. 1, 9). В одном исполнении преобразователя гидромотор 22 и соединенный с ним электрогенератор 29 установлены на поплавке 2. В другом исполнении преобразователя гидромотор 22 и электрогенератор 29 установлены на берегу 13. Электрогенератор 29 в одном исполнении преобразователя соединен электропроводами 30 с электросетью.The
Третий вариант преобразователя имеет гидромотор 22, электрогенератор 29, соединенный электропроводами 30 с электрозарядным устройством 31 для зарядки электроаккумуляторов 32. Устройство 31 соединено с одним или несколькими съемными электроаккумуляторами 32, находящимися на зарядке. Гидромотор, электрогенератор и электрозарядное устройство смонтированы в одном герметичном корпусе и установлены на поплавке 2 и/или на берегу 13, при этом один или множество электроаккумуляторов 32 герметично установлены на поплавке и/или берегу вблизи электрозарядного устройства 31.The third version of the converter has a
Работает преобразователь энергии волн следующим образом. Во впадине волны (фиг. 6) рамки 3, 4 и гидроцилиндр 5 находятся в исходной позиции, а поплавок 2 - в нижнем положении. По мере нарастания высоты волны, поплавок погружается в волну, движется вверх и тянет за собой верхнюю рамку 3. Поскольку нижняя рамка 4 зафиксирована балластным грузом 7, то рамки поворачиваются относительно оси 14 и их основания раздвигаются. По мере расхождения рамок происходит выдвижение штока 6 гидроцилиндра, в результате чего рабочая жидкость под давлением выталкивается из гидроцилиндра по шлангу 11 к потребителю. Далее при достижении гребня волны (фиг. 5) поплавок останавливается и движение рамок и гидроцилиндра, а вместе с тем и рабочей жидкости прекращается. Когда волна идет на спад и движется в нижнюю сторону, то поплавок 2 движется вниз и рабочая жидкость гидросистемы движется в обратном направлении, оказывая более низкое, чем при подъеме поплавка, но достаточное давление для перетекания по шлангу рабочей жидкости и возвращения штока гидроцилиндра, верхней рамки 3 и поплавка 2 в исходное положение.A wave energy converter operates as follows. In the trough of the wave (Fig. 6), the
В каждый момент рабочего цикла в гидроцилиндре сохраняется определенное давление, при этом через шток и верхнюю рамку на поплавок действует сила, направленная вниз. Вследствие этого поплавок постоянно остается в частично погруженном состоянии, сохраняя устойчивое положение и подтягивая преобразователь вверх. При достижении нижней точки волны цикл повторяется.At each moment of the working cycle, a certain pressure is maintained in the hydraulic cylinder, and a downward force acts on the float through the rod and the upper frame. As a result, the float remains constantly in a partially submerged state, maintaining a stable position and pulling the transducer up. When the bottom point of the wave is reached, the cycle repeats.
В случае использования гидроаккумуляторов (фиг. 7) преобразователь работает следующим образом. Во время подъема поплавка из впадины волны шток гидроцилиндра 5 выдвигается вверх и выталкивает из гидроцилиндра рабочую жидкость. Под давлением она подается по шлангу 23 направо, через обратный клапан 24, проходит через гидромотор 22, который производит полезную работу, вращая электрогенератор 29. Попутно жидкость под давлением заполняет гидроаккумулятор 20 и выравнивает скачки давления, вызванные периодичностью движения волн и подачи рабочей жидкости. По мере прохождения рабочей жидкости через гидромотор 22 рабочая жидкость скапливается в гидроаккумуляторе 21, давление в котором ниже, чем в гидроаккумуляторе 20. Когда поплавок достигает гребня волны, шток гидроцилиндра останавливается, но жидкость продолжает движение через гидромотор 22 благодаря накопленной разнице давления между гидроаккумуляторами 20 и 21. Когда поплавок движется вниз, на спаде волны, то рабочая жидкость начинает возвращаться в гидроцилиндр 5. При этом сила давления, оказываемая на шток, действует на рамки 3, 4, и они возвращаются в исходное положение, удерживая канат 10 в натянутом положении, а поплавок - частично погруженным в воду, стабилизируя преобразователь в рабочем положении. По мере достижения поплавком впадины волны описанный цикл работы повторяется.In the case of using accumulators (Fig. 7), the converter operates as follows. During the rise of the float from the trough of the wave, the rod of the
В ином варианте исполнения преобразователя, имеющего упругий элемент 26 (фиг. 8), возвращение рамок 3 и 4 в исходное положение осуществляется за счет сил упругости элемента 26 после его растяжения. В этом случае преобразователь работает аналогично первому варианту, с той разницей, что в процессе подъема поплавка 2 и разведения рамок в стороны относительно оси 14, происходит растяжение упругого элемента 26, который накапливает энергию, а в период прохождения гребня и спада волны, упругий элемент, действуя на рамки 3 и 4, расходует эту энергию, возвращая рамки в исходное положение. В этом исполнении преобразователя поплавок также постоянно находится в стабильном, частично погруженном в воду состоянии, поскольку на него в каждый момент рабочего цикла действует сила, направленная вниз - либо от давления рабочей жидкости, либо от действия упругого элемента. При работе этого исполнения преобразователя давление возвращающейся в гидроцилиндр жидкости может быть ниже в сравнении с первым вариантом, поскольку в данном случае эту работу возврата осуществляет упругий элемент.In another embodiment, the converter having the elastic element 26 (Fig. 8), the return of the
При возникновении волн и течений, действующих на поплавок в боковом направлении, вместе со смещением поплавка перемещается верхняя рамка 3, а вместе с ней перемещается нижняя рамка 4. Гидроцилиндр 5 остается зафиксированным между ними и при различных совместных смещениях и движениях рамок он остается не подверженным посторонним силовым воздействиям помимо сил, действующих на него при работе преобразователя.When waves and currents occur that act on the float in the lateral direction, together with the displacement of the float, the
Описанные выше агрегаты для преобразования энергии волн в давление рабочей жидкости и в электроэнергию или другую полезную работу, составляющие устройство 12, могут располагаться на берегу или на поплавке. В случае если устройство 12 расположено на поплавке, то вырабатываемая им электроэнергия направляется на берег в сеть по электрическому кабелю 30 (фиг. 9). В случае использования преобразователя, оснащенного зарядным устройством 31 для зарядки съемных электроаккумуляторов (фиг. 1, 9), последние заряжаются током, вырабатываемым электрогенератором. В заряженном состоянии электроаккумуляторы снимаются с поплавка или с береговой платформы и используются по прямому назначению. На место снятых заряженных электроаккумуляторов устанавливают разряженные электроаккумуляторы и цикл повторяют.The units described above for converting wave energy into pressure of the working fluid and into electric energy or other useful work constituting the
Такой способ использования энергии волн наиболее эффективен в передвижении плавающих средств от энергии электроаккумуляторов в экологически чистых морских зонах отдыха, исключающих задымление воздуха от работы двигателей внутреннего сгорания, которыми оснащены малые прогулочные плавучие средства. Этот способ использования энергии волн также эффективен при оснащении преобразователя энергии свето-, аудио-, радиоустройствами в удаленных от электрических сетей местах для подачи световых, звуковых и радиосигналов. Описанные средства преобразования энергии волн в электроэнергию электроаккумуляторных батарей по существу позволили создать способ и систему энергообеспечения плавающих средств съемными (оборотными) электроаккумуляторами для передвижения плавающих средств с движителями от электропривода.This method of using wave energy is most effective in moving floating vehicles from the energy of electric accumulators in environmentally friendly marine recreation areas, eliminating smoke from the operation of internal combustion engines, which are equipped with small recreational floating equipment. This method of using wave energy is also effective when equipping an energy converter with light, audio, and radio devices in places remote from electric networks for supplying light, sound, and radio signals. The described means of converting wave energy into electric energy of electro-storage batteries essentially made it possible to create a method and a system for supplying energy to floating means with removable (circulating) electric batteries for moving floating means with propulsion from an electric drive.
Упрощение конструкции преобразователя достигнуто за счет сравнительно простого механизма нагнетания рабочей жидкости, включающего поворотно соединенные между собой рамки, соединенные гидроцилиндром, при этом данный механизм позволяет повысить надежность работы преобразователя путем защиты указанного механизма от воздействий волн и течений.Simplification of the design of the converter is achieved due to the relatively simple mechanism for pumping the working fluid, which includes rotary interconnected frames connected by a hydraulic cylinder, while this mechanism allows to increase the reliability of the converter by protecting this mechanism from the effects of waves and currents.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014117083/06A RU2559956C1 (en) | 2014-04-29 | 2014-04-29 | Wave energy converter (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014117083/06A RU2559956C1 (en) | 2014-04-29 | 2014-04-29 | Wave energy converter (versions) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2559956C1 true RU2559956C1 (en) | 2015-08-20 |
Family
ID=53880462
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014117083/06A RU2559956C1 (en) | 2014-04-29 | 2014-04-29 | Wave energy converter (versions) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2559956C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106499572A (en) * | 2016-10-18 | 2017-03-15 | 浙江海洋大学 | Intelligent wave-power device and its control method |
CN106499571A (en) * | 2016-10-18 | 2017-03-15 | 浙江海洋大学 | Wave power generation device and method |
RU193679U1 (en) * | 2019-04-11 | 2019-11-11 | Денис Михайлович Богданович | WAVE ENERGY CONVERTER |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1064134A (en) * | 1991-08-24 | 1992-09-02 | 祝永斌 | A kind of float type wave energy utilized device |
US6226989B1 (en) * | 1996-04-29 | 2001-05-08 | Ips Interproject Service Ab | Wave energy converter |
RU98268U1 (en) * | 2010-04-07 | 2010-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Стэл-Компьютерные Системы" | PORTABLE ELECTRONIC COMPUTER |
RU112719U1 (en) * | 2011-08-29 | 2012-01-20 | Андрей Геннадьевич Вдовенко | WAVE PUMP INSTALLATION |
GR20110100683A (en) * | 2011-12-08 | 2013-07-11 | Δημητριος Εμμανουηλ Χωριανοπουλος | Mechanical system exploiting the in-height movement of the sea and lake waves for electric energy and drinkable water production |
RU2513070C1 (en) * | 2012-11-01 | 2014-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" | Float wave electric power plant |
-
2014
- 2014-04-29 RU RU2014117083/06A patent/RU2559956C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1064134A (en) * | 1991-08-24 | 1992-09-02 | 祝永斌 | A kind of float type wave energy utilized device |
US6226989B1 (en) * | 1996-04-29 | 2001-05-08 | Ips Interproject Service Ab | Wave energy converter |
RU98268U1 (en) * | 2010-04-07 | 2010-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Стэл-Компьютерные Системы" | PORTABLE ELECTRONIC COMPUTER |
RU112719U1 (en) * | 2011-08-29 | 2012-01-20 | Андрей Геннадьевич Вдовенко | WAVE PUMP INSTALLATION |
GR20110100683A (en) * | 2011-12-08 | 2013-07-11 | Δημητριος Εμμανουηλ Χωριανοπουλος | Mechanical system exploiting the in-height movement of the sea and lake waves for electric energy and drinkable water production |
RU2513070C1 (en) * | 2012-11-01 | 2014-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" | Float wave electric power plant |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106499572A (en) * | 2016-10-18 | 2017-03-15 | 浙江海洋大学 | Intelligent wave-power device and its control method |
CN106499571A (en) * | 2016-10-18 | 2017-03-15 | 浙江海洋大学 | Wave power generation device and method |
CN106499571B (en) * | 2016-10-18 | 2018-12-04 | 浙江海洋大学 | wave power generation device and method |
CN106499572B (en) * | 2016-10-18 | 2018-12-04 | 浙江海洋大学 | Intelligent wave-power device and its control method |
RU193679U1 (en) * | 2019-04-11 | 2019-11-11 | Денис Михайлович Богданович | WAVE ENERGY CONVERTER |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101521882B1 (en) | Tention mooring system | |
EP2776707B1 (en) | Wave powered generator | |
US8826658B2 (en) | Wave powered generator | |
US20100244451A1 (en) | Ocean wave energy to electricity generator | |
CN105129038A (en) | Light wave power generation platform device based on combination of floating towers and submerged floating body and application method thereof | |
WO2011056919A2 (en) | Wave energy conversion device | |
CN103758685A (en) | Wave power generator and power generation method thereof | |
WO2015045055A1 (en) | Wave-power generation system, and transmission body and rotation conversion unit used therefor | |
RU2559956C1 (en) | Wave energy converter (versions) | |
JP2015203411A (en) | Wave power generators and mooring system to generate electricity | |
CN103670891A (en) | Wave power generation device | |
WO2022055469A1 (en) | Method for producing electrical energy from wave energy, device and offshore energy island for the implementation thereof | |
Aubry et al. | Wave energy converters | |
JP2024539428A (en) | Wave Energy Converter | |
CN104454318B (en) | A kind of coastal waters Wave energy conversion device | |
KR101372474B1 (en) | Wave activated generator for ship | |
KR20230114414A (en) | Wave power generation system using hydraulic pressure | |
RU161015U1 (en) | WAVE ENERGY MODULE | |
JPS61218780A (en) | Stationary wave-prime mover | |
BG110858A (en) | System for generating energy from sea waves | |
NZ625517B2 (en) | Wave powered generator | |
BG1516U1 (en) | System for production of electric energy from sea waves |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170430 |