Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
WAVE POWER UNIT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/009747
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to hydroelectric engineering, particularly to wave power units, and can be used for supplying power to populated areas and to businesses, and can also be used in shipbuilding as a power unit for floating devices. A wave power unit comprises a rotor with a vertical turning shaft, said rotor being equipped with vertical blades and horizontal blades, the plane of symmetry of said blades being the plane of the undisturbed surface of the water, wherein the rotor shaft is connected via its upper end to a turning shaft of a wind power unit. It is also possible to connect the lower ends of vertical blades of the rotor of the wind power unit to the upper ends of the vertical blades of the rotor of the wave power unit. The invention allows for simultaneously converting the kinetic energy of waves and of the wind into the kinetic energy of a rotating shaft.

Inventors:
KOVALEV, Igor Sergeevich (Primorskoye shosse, 277-11St.Petersburg, 6, 197706, RU)
Application Number:
RU2017/000483
Publication Date:
January 10, 2019
Filing Date:
July 04, 2017
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
KOVALEV, Igor Sergeevich (Primorskoye shosse, 277-11St.Petersburg, 6, 197706, RU)
International Classes:
F03B13/12; B63H1/00; F03D9/00
Domestic Patent References:
WO2003016714A12003-02-27
Foreign References:
RU2469904C22012-12-20
US20120211987A12012-08-23
DE10064472A12002-06-20
KR101295083B12013-08-09
Download PDF:
Claims:
Формула полезной модели

1. Волновая энергетическая установка , содержащая ротор с

вертикальным поворотным валом , снабженный вертикальными и горизонтальными лопатками , для которых плоскость невозмущенной поверхности воды является плоскостью симметрии , при этом вал ротора кинематически связан с потребителем механической

энергии,например , с электрическим генератором или движителем плавательного средства , отличающейся тем , что вертикальный поворотный вал ротора соединен своим верхним концом с

поворотным валом ротора ветровой энергетической установки .

2. Волновая энергетическая установка по п.1 , отличающаяся те , что ротор ветровой энергетической установки соединен нижними концами вертикальных лопаток с верхними концами вертикальных лопаток ротора волновой энергетической установки .

Description:
Волновая энергетическая установка.

1 Изобретение относится к гидроэнергетике , в частности , к волновым энергетическим установкам , и может найти применение для

энергоснабжения населенных пунктов и промышленных предприятий на берегах мелководных районов морей , озер с волнением малой и средней высоты. Кроме того полезная модель может найти применение в

кораблестроении в качестве силовой установки плавательных средств .

Известны многочисленные установки , использующие вертикальные подъемно-опускные перемещения поплавков ( плавучих корпусов , пластин )на волне , которые через различные кинематические устройства

преобразуются в механическую энергию вращающегося вала , или в энергию сжатого воздуха , или в энергию водяного потока ( Н.В.Вертинский. Энергия океана. М. Наука.1986 год. стр. 65 , 70 , 71; патент РФ N2 2150021 , 1999 год ).

Недостаток данного типа устройств заключается в том , что все они имеют собственную частоту колебаний и могут эффективно работать только в том случае , когда их собственная частота совпадает с частотой (периодом) волн , которая должна быть монохроматичной (одночастотной).В реальности волны являются нелинейными , нерегулярными и меняют свои основные характеристики (высоту , длину , скорость , частоту (период) , направление распространения в широком диапазоне. В результате эффективность использования данных устройств низка.

Известна , принятая в качестве прототипа установка по патенту РФ N2

2403434 , опублик.10.11.2010 г. в Бюл.Ы231 , содержащая ротор с

вертикальным поворотным валом , снабженный вертикальными и

горизонтальными лопатками , для которых плоскость невозмущенной поверхности воды является плоскостью симметрии , при этом ротор

кинематически связан с электрогенератором . Известно так же плавательное средство по патенту РФ N2 2469904 , опублик. 20.12.2012 г. в Бюл.^ЗБ , содержащее ротор е вертикальным поворотным вало , снабженн ый вертикальными и горизонтальными лопатками , для которых плоскость невозмущенной поверхности воды является плоскостью симметрии , при этом ротор кинематически связан с движителем плавательного средства , например , с гребным винтом. Устройства , принятые в качестве прототипа , воспринимают энергию волн в широком диапазоне изменения

характкристик волн , но не способны при этом воспринимать одновременно энергию ветра , порождающего волны на поверхности воды , что снижает их эффективность в пользовании .

Целью предложенного изобретения является повышение

эффективности работы волновой энергетической установки путем

увеличения количества энергии , преобразуемой установкой в механическую энергию вращающегося вала , за счет восприятия установкой кинетической энергии волны и кинетической энергии ветра одновременно. потравленная цель достигается в волновой энергетической установке , содержащей ротор с вертикальным поворотным валом , снабженный вертикальными и горизонтальными лопатками , для которых плоскость невозмущенной поверхности воды является плоскостью симметрии , при этом вал ротора кинематически связан с потребителем механической энергии , например , с электрическим генератором или движителем плавательного средства , тем , что вертикальный поворотный вал ротора соединен своим верхним концом с поворотным валом ветровой

энергетической установки , при этом ротор ветровой энергетической установки может быть соединен нижними концами вертикальных лопаток с верхними концами вертикальных лопаток ротора волновой энергетической установки.

Предложенная установка поясняется чертежами , где на фиг.1

представлена волновая энергетическая установка при её размещени и на дне вблизи береговой линии , на фиг.2 представлен вид по стрелке А фиг.1 , на фиг.З - разрез Б-Б по фиг.2 , на фиг.4 представлена предложенная установка (вид сбоку) при её размещении на плавательном средстве в качестве силовой установки и на фиг.5 представлен вид по стрелке С фиг.4.

Установка состоит из корпуса 1 с вертикальным валом 2 ротора 3 , который снабжен горизонтальными лопатками 4 и вертикальными лопатками 5.

Лопатки 4 и 5 размещены в плоскости невозмущенной поверхности воды , которая является для них плоскостью симметрии. Вертикальный вал 2 соединен с вертикальным поворотным валом 6 ветровой энергетической установки , снабженной вертикальными лопатками 7. Вал 2 соединен с размещенном в корпусе 1 ( фиг.1 ) электрогенератором ( на чертеже не показан ) или кинематически связан с гребным винтом 8 плавательного средства ( фиг.4 ). Корпус 1 установки , представленной на фиг. 1, снабжен колесами 9 ( или полозьями ).

Предложенная установка работает следующим образом.

При контакте волны с ротором 3 происходит поперечное обтекание водой горизонтальных 4 и вертикальных 5 лопаток с возникновением на их поверхности сил , приводящих во вращение ротор 3 и его поворотный вал 2. При выполнении лопаток 4 и 5 с закругленной предней кромкой и

заостренной задней кромкой (фиг.1 и 4) ротор 3 всегда вращается в

направлении от заостренной кромки лопаток 4 и 5 к их закругленной кромке.

В объеме волны движение частиц воды происходит по замкнутым

траекториям , в которых можно выделить четыре характерных участка:

- горизонтальное поступательное течение вблизи гребня волны ,

- горизонтальное возвратное течение вблизи подпшвы волны ,

- вертикальное опускное течение в передней части волны ,

- вертикальное подъемное течение в задней части волны. Размещение лопаток 4 и 5 симметрично плоскости уровня невозмущенной воды позволяет

- вертикальным лопаткам 5 воспринимать кинетическую энергию прямого горизонтального течения у вершины волны и обратного горизонтального течения у подошвы волны ,

- горизонтальным лопаткам 4 воспринимать кинетическую энергию частиц воды вертикального опускного течения в передней части волны и

вертикального подъемного течения в задней части волны .

В результате на любом участке траектории движения частиц воды в объеме волны реализуется передача кинетической энергии волны лопаткам 4 и 5 ротора 3 и вращение поворотного вала 2 , которое передается валу

размещенного в корпусе 1 электрогенератора (фиг.1) или через

кинематическую связь ( угловую зубчатую пару ) передается валу движителя плавательного средства - гребному винту 8 ( фиг.4 ). Ротор 3 , обладая свойствами маховика , сохраняет свое вращение после окончания контакта с волной до прихода следующей волны. В результате вращение ротора 3 происходит непрерывно и однонаправлено.

Установка по фиг.1 , имеющая корпус 1 с колесами (ползьями) 9 , может пермещаться с помощью троса и лебедки ( механической или электрической ) на большую или меньшую глубину при колебаниях уровня воды ( из за действия ветра или приливно-отливных явлениях ) для поддержания симметричного расположения плоскости невозмущенной поверхности воды относительно лопаток 4 и 5 для получения устойчивого вращения вала 2 ротора 3 при высте волн от 5 см. Поддержание симметричности уровня невозмущенной поверхности в установке по фиг.4 осуществляется

перемещением вверх-вниз ротора 3 во втулке , закрепленной на транце плавательного средства.

Ветер и волны неразрывны и при наличии ветра всегда появляется волна , концентрирующая его энергию , при пропорциональной зависимости между скоростью ветра и высотой волны. Поэтому соединение верхнего конца вала 2 ротора 3 с поворотным валом 6 ветровой энергетической установки с внртикальными лопатками 7 позволяет получить добавочное количество энергии от ветра и передать его потребителю механической энергии - электрогенератору (фиг.1) или движителю 8 плавательного средства (срг<гА)-

Использование в предложенной установке энергии ветра в дополн ение к энергии волны может быть осуществлено в упрощенной конструкции по фиг.4 , в которой вертикальные лопатки 5 ротора 3 соединены своими верхними концами с нижними концами вертикальных лопаток 7

ветроэнергетической установки , вертикальным поворотным валом которой служит вертикальный вал 2 волновой энергетической установки.

Одновременное использование энергии волны и ветра существенн о увеличивает эффективность предложенной волновой энергетической установки в сравнении с известными .