Спосіб використання енергії морських хвиль

Спосіб використання енергії морських хвиль, що включає взаємодіючі процеси з вибору місця 3 33225 Недоліками цього способу отримання електроенергії є відсутність дослідних даних з експлуатації, відсутність використання добутої електроенергії в промислових цілях, відсутність робочих проектів установок, що працюють на перетворенні морських хвиль. Відомий спосіб отримання, і використання електроенергії в метрополітені - прототип [3]. Спосіб включає процеси з розрахунку і використання повітряних потоків, хвиль, розміщення обладнання на вагонах метрополітену, монтажу труб, модулів, вироблення електроенергії. В стінах метрополітену розміщені модулі, що захоплюють повітряні потоки, які виникають при рухах вагонів в метро, котрі падаючи на лопати генераторів, виробляють електроенергію. Струм: поступає до запільного банку електроенергії і в подальшому використовується на загальносуспільні потреби. Недоліками способу отримання електроенергії, обраного за прототип, є неможливість заміни повітряних мас на морські хвилі, непридатність устаткування для використання в модуляхперетворювачах механічної енергії морських хвиль в електричну, устаткування не постачене гідронасосами, гідромоторами, В основу корисної моделі зі способу використання енергії морських хвиль поставлене завдання - шляхом вибору місця, розрахунку і розміщення по поверхні моря труб з модулями перетворити механічну (рухову хвильову) енергію морських хвиль в електричну, що дозволить поповнити запаси електроенергії для загальносуспільних потреб. Поставлене завдання в способу використання енергії морських хвиль, що включає взаємодіючі процеси з вибору місця розміщення труб, розрахунку розмірів і швидкості накату хвиль, монтажу обладнання в модулях, відповідно корисної моделі, що спрямовують вертикальні і горизонтальні складові хвиль на пластини насосів, утворюють сумарний крутний момент, передають його на обертовий вал генератора, перетворюючи механічну енергію в електричну, вимірюють параметри добутого строму, використовують його на загальносуспільні потреби. Така черговість (послідовність) технологічних процесів забезпечує оптимальне добування і прийом електроенергії шляхом перетворення механічних деформацій труб, викликаних морськими хвилями, з наступним її використанням на загальносуспільні потреби. Технологічний спосіб використання енергії морських хвиль реалізується на пристрої. На Фіг. 1 показаний план в аксонометрії секцій, на Фіг. 2 пластинчасті (лопатні) насоси зі входами і виходами потоків води, на Фіг. 3 - монтажна схема модуля (без стінки труби), на Фіг. 4 - розрахункова схема модуля в межах підшипників. Труби можуть виготовлятися з полімерних матеріалів, модулі можуть окремо виготовлятися в заводських умовах. Пристрій містить піддон-основу 1 на поверхні води, вивод - клеми електричних дротів 2, гребінь (амплітуду) хвиль 3, секцію трубопроводу 4, мо 4 дуль-перетворювача енергії 5, .шарнірне з'єднання секцій 6, перегородку 7 з ущільнювачами по внутрішньому контур у тр уби, підшипник 8 на валу (на Фіг. 4 точки А і В), пластинчастий насос 9 (гідронасос), пластину (лопату) 10, потік води 11, засмоктувану пластинами верхню вирву 12 в трубі, нижню вирву 13 зливу, камеру 14 з ущільненнями по контурам внутрішніх поверхней стінок, електрогенератор 15 з валом, муфту 16, редуктор 17, камеру 18, вирву 19, горизонтальну складову потоку 20 води, пластину 21, насос 22, перегородку 23, підшипник 24 вирву 25 зливу води (Фіг. 2). Спосіб реалізується наступним чином. На великих водоймах (море, водосховища) в місцях самих інтенсивних і високих хвиль встановлюють труби (діаметром 2000-3000мм). Спочатку розраховують хвильову енергію, зокрема, розраховують висоти, амплітуди, швидкості, прискорення, ударні сили розкладають на горизонтальні і вертикальні складові. Створюють проекти з розміщення і монтажу обладнання в модулях. Вся тр уба по всій довжині розміщується на піддоні 1. Через вирву 12 обертаючими пластинами 10 насосу 9 вертикальні складові хвиль 11 засмоктуються в середину камери. Потік 20 горизонтальної складової одночасно засмоктується пластинами 21 насосу 22 через вирву 19 (Фіг. 2, 3). Відповідно порції води зливаються через нижні вирки 13, 25. При цьому, величина крутного моменту валу насосу 9 накладається на величину крутного моменту валу насосу 22. Обертання відбувається в одну сторону вала електрогенератора 15. Таким чином, в системі "насос-генератор" здійснюють перетворення механічної (рухової) енергії обертання пластин (лопат) насосів в електричну шляхом обертання валу генератора. Добутий струм поступає на клеми 2 (Фіг. 1). В подальшому від всіх генераторів, розміщених в модулях, струм передається до загальної системи електропостачання з вимірюванням загальних параметрів струму. В цьому технічному рішенні основним елементом є хвильова електростанція, котра зможе виробляти електроенергію до 20-25МВт і забезпечити прибережні населені пункти, розташовані на узбережжях Азовського і Чорних морів та водосховищ Дніпра. Визначимо найбільш цікаві величини, реактивних, з усиль, що сприймаються підшипниками 8, 24, Зобразимо заповнення модуля у виді однорідного круглого циліндру вагою Р, довжиною 2h і радіусом r. Обертання відбувається навколо горизонтальної осі, що проходить через центр тяжіння D. По боковій поверхні циліндру наноситься удар D, причому ударний імпульс S = - S j . Точка D прикладання ударного імпульсу S лежить на боковій поверхні циліндру (труби) в площинах ху, причому XD = 0,5r . Визначимо реактивні ударні імпульси в підшипниках А і. В; АО = OB = h. Рухомі осі координат xyz зв'язані з циліндром. 5 33225 Якщо ударний імпульс S , то складові реактивних ударних імпульсів у підшипниках А і В будуть S Ax , S Ay , SBx , SBy , Фіг. 4. У відповідності до теорії про зміну головного моменту кількості рухів в прикладанні до багатоланкових сил відносно осі обертання z, маємо: [ ( )] n Iz (w2 z - w1z ) = å mz S F ek . (5) k =1 В даному випадку n [ ( )] Iz = Pr 2 / 2g; w1z = 0; å m z S F e k = Sx D = Sr / 2 . k =1 (Pr Рівняння ) 2 (5) приймає вид w2 = Sr / = gS / Pr . 2; w2 z z / 2g Для визначення складових, реактивних ударних імпульсів, маємо; S Ax + S Bx = -S x ; S Ay + S By = Mx c (w2z - w1z ) - S y , (6) S Az + SBz = - Sz ; S Ay a - SBy b = -Ixy (w 2z - w1z ) , (7) -S Ax a + SBx b = S z d - I y z (w 2z - w1z ) . (8) По умові S = - S j , отже S x = 0, Sy = - S, S z = 0 . Центр тяжіння С циліндра розташований на початку координат 0, тобто xc = 0 , а також Iy z = 0 . Відцентровий момент ( ) Ixy = P r 2 / 4 - l2 / 3 sin2a / 2g . (9) Оскільки опори А і В є підшипниками, тому S Az = S Bz = 0 . Враховуючи, що a = b = h, d = x D = r / 2 , рівняння (6)-(8) запишемо у виді S Ax + SBx = 0; S Ay + SBy = 0 , (10) [( ) ( )] S Ayh - S Byh = -S r 2 / 4 - l2 / 3 sin2a / 2r , (11) -S Axh + SBxh = 0 . (12) Вирішивши цю систему рівнянь, знаходимо шукані проекції реактивних ударних імпульсів в підшипниках А і В за формулами 6 [ ( ) ] SBx = 0; SBy = 0,5S[1/ 2rh(r 2 / 4 - l2 / 3 )sin2a - 1] . (14) S Ax = 0; SAy = - 0,5S 1 / 2rh r 2 / 4 - l 2 / 3 s in2 a + 1 , (13) За цими формулами підбирають марку сталі, тип підшипників та розраховують і визначають інші параметри, Крупний момент на валу утворюється позацентровим прикладанням маси води на лопати насосів. В порівнянні з прототипом та іншими існуючими рішеннями запропонований авторами спосіб дозволяє: - використовува ти енергію морських хвиль без зведення громіздких гідроелектростанцій; - скоротити споживання пального для вироблення електроенергії; - знизити до 50% загальну вартість робіт зі зведення електростанцій; - знизити до 80% транспортні витрати на доставку газ у, вугілля, мазуту, нафти до електростанцій; - мати екологічно чисті електростанції; - використовувати окремі модулі повсюдно, наприклад на водобійній плиті греблі, на гірських річках, де вода з висоти падає вниз. Спосіб рекомендується до впровадження. Джерела інформації: 1. Рахматуллин Н. М. О волновом режиме потока на подходах к шлюзам // Известия ВУЗов. Строительство и архитектура. Новосибирск. 1970. - №11. - аналог. 2. Технодром. Энергия волн. Газета "Обзор". 27.09.2007. - аналог. 3. Пат. 28 997 А Україна, МПК F03D1/02. Спосіб отримання електроенергії у метрополітені та пристрій для його здійснення: М. І. Тимофеев, Ю. М. Семко (Україна); Бюл. "Промислова власність України. - 2000. - №5. - прототип. 7 Комп’ютерна в ерстка Д. Шев ерун 33225 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601