початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2078988

ХВИЛЬОВА ГІДРОЕЛЕКТРОСТАНЦІЯ Суділовського А.Г.

Ім'я винахідника: Суділовського Анатолій Георгійович [UA]
Ім'я патентовласника: Суділовського Анатолій Георгійович [UA]
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1994.02.22

Використання в гідроенергетиці, як гідроелектростанції, перетворюючої енергію хвиль. Суть винаходу: на вертикальній опорі під рівнем води шарнірно закріплені два вертикальних щита, які, в свою чергу, шарнірно з'єднані між собою з утворенням в плані гострого кута, на бісектрисі якого розташована вертикальна опора. У вертикальних щитах симетрично і паралельно бісектрисі кута встановлені два горизонтальних патрубка з гідроагрегатами, лопаті гідротурбін виконані поворотними.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до гідроенергетиці, а більш конкретно до хвильовим гідроелектростанціям, що використовують енергію хвиль, що виникають на поверхні морів і океанів і призначене для електропостачання стаціонарних морських платформ, що мають власні електростанції для зниження рівня шуму і економії енергоносіїв при наявності хвилювання.

В даний час електропостачання стаціонарних морських нафтогазовидобувних платформ і насосних платформ нафтоперевалочного комплексів здійснюється за допомогою дизельних або газотурбінних електростанцій, що працюють безперервно незалежно від наявності морського хвилювання.

Ці електростанції одночасно є головними джерелами шумового впливу на персонал і великим споживачам дорогих енергоносіїв.

У той же час відомі хвильові гідроелектростанції, які перетворять в електроенергію енергію хвиль і відкритого моря і в разі з'єднання їх підводним кабелем з морськими платформами дозволяє під час хвилювання відключати їх власні електростанції і, таким чином, знижувати рівень шуму і економити енергоносії.

Хвильова гідроелектростанція "Краб" містить понтон з розміщеним на ньому гідроагрегатом, рівномірно розташовані щодо периметра понтона під рівнем води поршневі насоси зі штоком і, щонайменше, три гнучкі зв'язку, з'єднані з якорями, до кожної з яких послідовно приєднано, щонайменше, два поршневих насоса, при цьому нагнітальні магістралі поршневих насосів паралельно підключені до гідроагрегатів.

Для рухомого з'єднання нагнітальних магістралей поршневих насосів між собою і з розміщеним на понтоні колектором гідроагрегату є компенсатори.

При хвилюванні понтон впливає за допомогою гнучких зв'язків на поршневі насоси, нагнітальні магістралі яких підключені до гідроагрегатів, що виробляє електричний струм (див. А.с. СРСР N 1767208, кл. F 03 B 13/12, 1992 р).

Для відбору потужності не використовується фазова швидкість хвиль тобто швидкість переміщення форми хвилі.

Необхідність застосування поршневих насосів, компенсаторів і колектора ускладнює конструкцію гідроелектростанції.

Наявність понтона, що володіє позитивною плавучістю знижує надійність і не дозволяє сблокировать хвильову гідроелектростанцію з морською платформою.

Зазначені недоліки частково усунені в хвильових гідроелектростанціях, що використовують фазову швидкість хвиль.

Відома гідроелектростанція (див. Заявку Франції N 2369440, м. Кл. F 03 B 13/12, 1978 г.) містить складову вертикальну опору, що складається з плавучої платформи з фіксаторами і, щонайменше, дві реверсивні гідротурбіни, розміщені в горизонтальних циліндричних патрубках, встановлених під рівнем води симетрично щодо осі опори і електрогенератори.

Електрогенератори розташовані окремо всередині платформи і з'єднані з гідротурбінами за допомогою конічних редукторів.

По периметру плавучої платформи є ряд каналів криволінійної форми з вхідними отворами, сужениями і запірними заслінками для подачі води з моря через вихідні отвори в розташовану у верхній частині платформи ємність, з'єднану через трубопроводи з засувками з горизонтальними патрубками.

Під дією морського хвилювання при прямому або зворотному підході хвиль, коли осі патрубків збігаються з напрямом вектора фазової швидкості хвиль через горизонтальні патрубки проходить найбільша маса води, обертаючи розміщені в них реверсивні гідротурбіни і розташовані всередині плавучої платформи електрогенератори, які працюють на номінальній потужності.

Одночасно через канали відбувається заповнення ємності водою з моря за рахунок перетворення кінетичної енергії хвиль, що набігають на потенційну енергію підйому незалежно від напрямку вектора фазової швидкості хвиль.

При косому підході хвиль витрата води через патрубки зменшується і потужність падає.

Для стабілізації навантаження гідроелектростанції відкриваються засувки на відповідних трубопроводах і відсутній обсяг води подається з ємності під гідростатичним тиском в горизонтальні патрубки перед робітниками колесами гідротурбіни.

Необхідність застосування складовою вертикальної опори ускладнює конструкцію гідроелектростанції і не дозволяє сблокировать її з морської платформи.

Нерухоме кріплення горизонтальних патрубків з гідротурбінами щодо осі вертикальної опори, що вимагає застосування реверсивних гідротурбін, ємності, системи каналів з запірними заслінками і трубопроводів із засувками ускладнює конструкцію гідроелектростанції.

Наявність в складовою вертикальної опорі плавучої платформи, яка має позитивну плавучість і містить приміщення для електрогенераторів знижує надійність роботи гідроелектростанції.

Застосування електрогенераторів, що вимагають окремого приміщення виключає їх розміщення в горизонтальних патрубках разом з гідротурбінами і ускладнює конструкцію гідроелектростанції.

Завданням цього винаходу є спрощення конструкції і підвищення надійності хвильової гідроелектростанції.

Зазначена задача досягається тим, що відома гідроелектростанція, яка містить закріплену на дні вертикальну опору і, щонайменше, дві гідротурбіни, розміщені в горизонтальних циліндричних патрубках, встановлених під рівнем води симетрично щодо осі опори і електрогенератори забезпечена двома вертикально розташованими щитами, шарнірно закріпленими на опорі , виконаної у вигляді суцільної палі кругового перетину і шарнірно з'єднаними між собою з утворенням гострого кута, при цьому опора розташована на бісектрисі останнього, а патрубки розміщені в щитах, при цьому розміщення в патрубках гідротурбіни агрегатований з електрогенераторами капсульного типу.

Гідротурбіни можуть бути виконані з поворотними лопатями.

У хвильової гідроелектростанції в якості вертикальної опори може бути застосована одна з вертикальних опор стаціонарної морської платформи.

Постачання вертикальної опори двома вертикально розташованими щитами, шарнірно закріпленими на опорі, виконаної у вигляді суцільної палі круглого перетину і шарнірно з'єднаними між собою з утворенням гострого кута, при цьому опора розташована на бісектрисі останнього, розміщення патрубків в щитах а агрегатування розміщених в патрубках гідротурбін з електрогенераторами капсульного типу дозволяє спростити конструкцію гідроелектростанції.

Виняток плавучої платформи, яка має позитивну плавучість дає можливість підвищити надійність роботи хвильової гідроелектростанції.

Виконання гідротурбін з поворотними лопатями забезпечує стабілізацію навантаження гідроелектростанції при зміні фазовоїшвидкості хвиль.

Застосування в гідроелектростанції в якості вертикальної опори однієї з вертикальних опор стаціонарної морської платформи дозволяє сблокировать хвильову гідроелектростанцію з морською платформою.

На фіг. 1 зображений загальний вид хвильової гідроелектростанції в початковому положенні спереду; на фіг. 2 розріз А-А на фіг. 1.

Хвильова гідроелектростанція містить вертикальну опору 1 з хомутами 2, 3 вертикальні щити 4, 5 з півкільцями 6, 7 і пластинами 8, 9 і горизонтальні патрубки 10 з гідроагрегатами 11.

Вертикальна опора 1 призначена для шарнірного кріплення вертикальних щитів 4, 5 з горизонтальними патрубками 10 і гідроагрегатами 11 на глибині, що забезпечує повне занурення щитів під рівень води при висоті хвилі, відповідної розрахункової фазовоїшвидкості хвиль і являє собою суцільну палю круглого перетину.

З цією метою в верхній частині опори на певній висоті зазначені, щонайменше, дві пари хомутів 2, які служать для сприйняття навантаження від маси вертикальних щитів 4, 5 і передачі її на вертикальну опору 1, а на оголовке опори одна пара хомутів 3 для фіксації щитів від випадкового переміщення вгору уздовж опори.

Хомути 2, 3 нерухомо встановлюються на вертикальній опорі за допомогою кріпильних деталей, конструктивно однакові і відрізняються один від одного тільки верхнім або нижнім розташуванням горизонтальних опорних поверхонь, якими вони контактують з відповідними поверхнями півкілець 6, 7.

Кожен хомут є деталь з уголкового профілю дугоподібної форми в плані, внутрішній радіус якої дорівнює проміжного радіусу вертикальної опори 1, а висоті трохи менше останнього.

Торці хомутів 2, 3 закриті пластинами з отворами в центрі для кріпильних деталей.

Роз'єми хомутів зміщені на 90 ^o в плані відносно площини роз'єму півкілець 6, 7 для безперервності контакту відповідних поверхонь.

Для можливості автоматичної орієнтації вхідних отворів горизонтальних патрубків 10 в напрямку протилежному вектору фазовоїшвидкості хвиль вертикальна опора 1 розташована на бісектрисі гострого кута який утворюють в плані два шарнірно з'єднаних між собою вертикальних щита 4, 5.

При цьому вісь вертикальної опори розташовується якомога ближче до вершини кута, що необхідно для спільної роботи двох рухливих щитів під дією фазовоїшвидкості хвиль аналогічно флюгеру.

Як вертикальної опори може бути використана одна з вертикальних опор стаціонарної морської платформи, що дозволяє сблокировать хвильову гідроелектростанцію з морською платформою.

Два шарнірно з'єднаних між собою вертикальних щита 4,5, що утворюють в плані гострий кут a і поворотних навколо вертикальної опори 1, призначені для автоматичної орієнтації вхідних отворів встановлених в щитах горизонтальних патрубків 10 з гідроагрегатами 11 в напрямку протилежному вектору фазовоїшвидкості хвиль, що необхідно для найбільш ефективної роботи гідроагрегатів.

Принцип дії вертикальних щитів аналогічний дії дволопатеве флюгарки у флюгері, яка під дією вітру встановлюється так, що вершина кута a між лопатями спрямована назустріч йому, а в даному випадку - назустріч хвилям.

Вертикальний щит 4 являє собою пластину прямокутної форми жорсткої конструкції, яка в плані має вигляд прямої лінії.

У передній частині щита посередині по висоті є отвір для кріплення горизонтального патрубка 10 з гідроагрегатом 11 так, що вісь патрубка паралельна бісектрисі кута a.

Зовні переднього торця на вертикальному щиті 4 вгорі і внизу по висоті є, щонайменше, два горизонтальних кронштейна для шарнірного з'єднання зі щитом 5.

Щит, в свою чергу, шарнірно з'єднується з вертикальною опорою 1 за допомогою півкілець 6, 7 і пластин 8.

Вертикальний щит 5 має аналогічну конструкцію і відрізняється від щита 4 тільки наявністю, щонайменше, двох пар горизонтальних кронштейнів і формою пластин 9.

Шарнірне з'єднання вертикальних щитів 4, 5 між собою за допомогою горизонтальних кронштейнів служить для можливості монтажу щитів на вертикальній опорі з хомутами 2, 3.

Півкільця 6, 7 представлені для шарнірного кріплення вертикальних щитів 4, 5 з пластинами 8, 9 на вертикальній опорі 1, розташовані над хомутами 2 і контактують з ними за допомогою розташованих в нижній частині опорних поверхонь.

Крім того, півкільця 6 мають у верхній частині додаткові опорні поверхні, за допомогою яких вони можуть упиратися в відповідні поверхні хомутів 3 при випадковому переміщенні щитів вгору уздовж опори і, таким чином, фіксувати їх в робочому положенні.

З метою зменшення опору при повороті щитів 4, 5 півкільця 6 і хомути 3 встановлюються з зазором по висоті.

Кожне з двох півкілець 6 являє собою деталь з швеллерного профілю у вигляді півкола, внутрішній радіус якої трохи перевищує зовнішній діаметр вертикальної опори 1.

Півкільця 7 аналогічні за конструкцією і відрізняються тільки тим, що виконані з уголкового профілю.

Торці півкілець 6, 7 закриті пластинами з отворами в центрі для кріпильних деталей.

Роз'єми півкілець зміщені на 90 ^o в плані відносно площини роз'єму хомутів 2, 3 для безперервності контакту відповідних поверхонь.

Пластини 8, 9 служать для нерухомого з'єднання вертикальних щитів 4, 5 з півкільцями 6, 7, забезпечення заданого гострого кута в плані і розташування осі вертикальної опори 1 на бісектрисі кута, як можна ближче до його вершині для створення ефекту флюгера.

Щонайменше, по дві пластини 8, 9 жорсткої конструкції розташовані вище і нижче по висоті симетрично осях горизонтальних патрубків 10 з'єднують вертикальні щити з відповідними півкільцями, які, в свою чергу, будучи з'єднані між собою встик працюють як одне ціле, забезпечуючи вільний поворот щитів навколо опори.

Між пластинами і патрубками є ребра жорсткості.

Горизонтальні патрубки 10 призначені для нерухомого кріплення гідроагрегатів 11 в вертикальних щитах 4, 5 під рівнем рідини, а й забезпечення рівномірного розподілу поля швидкостей в потоках води перед гідротурбінами і являє собою патрубки циліндричної форми з відкритими торцями, поздовжні осі яких розташовані паралельно і симетрично бісектрисі гострого кута a між щитами в плані, як можна ближче до вертикальної опорі 1 і вершині кута для створення ефекту флюгера.

Площині зрізу вхідних отворів патрубків знаходяться на одному рівні з шарнірними з'єднаннями вертикальних щитів, а торці вихідних отворів виконані симетрично їм щодо центрів тяжіння горизонтальних патрубків 10 з гідроагрегатами 11, що знаходяться на одній прямій з центром ваги поперечного перерізу вертикальної опори з метою оптимізації навантаження на опору від маси гідроагрегатів.

Для підвищення швидкості протікання води через гідротурбіни патрубки можуть бути виконані з конфузора на вході і дифузорами на виході рідини.

Гідроагрегати 11 служать для прямого перетворення швидкісного напору морських хвиль в електроенергію і являють собою прямоточні нереверсивні лопатеві гідротурбіни з поворотними лопатями, агрегатовані з електрогенераторами капсульного типу.

Гідроагрегати співвісно закріплені всередині занурених під рівень води горизонтальних патрубків 10 за допомогою трьох радіальних опор, рівномірно розташованих по колу.

Гідроелектростанція працює наступним чином.

ГІДРОЕЛЕКТРОСТАНЦІЯ працює наступним чином

У вихідному положенні вхідні отвори горизонтальних патрубків 10 з гідроагрегатами 11 і вершина гострого кута a утвореного в плані двома шарнірно з'єднаними між собою вертикальними щитами 4, 5, зануреними під рівень води і, в свою чергу, шарнірно закріпленими на розташованій на бісектрисі кута вертикальної опорі 1 , спрямовані в бік, протилежний вектору фазовоїшвидкості хвиль.

При переміщенні форми хвилі спереду назад з розрахунковою швидкістю швидкісний напір маси води, що проходить через горизонтальні патрубки 10, впливає на лопаті гідротурбін, які перетворюють кінетичну енергію потоків води в обертання валів електрогенераторів, які б виробляли електричний струм.

При цьому поворотні лопаті гідротурбін знаходяться в середньому положенні з певним кутом атаки.

При збільшенні фазовоїшвидкості хвиль вище розрахункової лопаті повертаються так, що кут атаки лопатей зменшується і навпаки.

В обох випадках навантаження хвильової гідроелектростанції стабілізується.

Постачання вертикальної опори двома вертикально розташованими щитами, шарнірно закріпленими на опорі, виконаної у вигляді суцільної палі круглого перетину, і шарнірно з'єднаними між собою з утворенням гострого кута, при цьому опора розташована на бісектрисі останнього, розміщення патрубків в щитах і агрегарірованіе розміщених в патрубках гідротурбін з електрогенераторами капсульного типу дозволяє спростити конструкцію гідроелектростанції.

Виняток плавучої платформи, яка має позитивну плавучість, дає можливість підвищити надійність роботи хвильової гідроелектростанції.

Виконання гідротурбіни з поворотними лопатями забезпечує стабілізацію навантаження гідроелектростанції при зміні фазовоїшвидкості хвиль.

Застосування в гідроелектростанції в якості вертикальної опори однієї з вертикальних опор стаціонарної морської платформи дозволяє сблокировать хвильову гідроелектростанцію з морською платформою і, таким чином, при наявності хвилювання знижувати рівень шуму і економити енергоносії.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Хвильова гідроелектростанція, яка містить закріплену на дні водойми вертикальну опору і щонайменше дві гідротурбіни, розміщені в горизонтальних циліндричних патрубках, встановлених під рівнем води симетрично щодо осі опори, і електрогенератори, що відрізняється тим, що, з метою спрощення конструкції і підвищення надійності роботи , гідроелектростанція забезпечена двома вертикально розташованими щитами, шарнірно закріпленими на опорі, виконаної у вигляді суцільної палі круглого перетину, і шарнірно з'єднаними між собою з утворенням гострого кута, при цьому опора розташована на бісектрисі останнього, а патрубки розміщені в щитах, при цьому розміщення в патрубках гідротурбіни агрегатований з електрогенераторами капсульного типу.

2. Гідроелектростанція по п. 1, яка відрізняється тим, що, з метою стабілізації навантаження при зміні фазовоїшвидкості хвиль, гідротурбіни виконані з поворотними лопатями.

Версія для друку
Дата публікації 12.01.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів