Хвильова насосна установка яновичів

1. Хвильова насосна установка, що містить засіб для перетворення енергії хвиль у гідравлічну, резервуар-накопичувач і трубопровід, який з'єднує їх між собою, стійки для встановлення на дні водойми і кріплення до них зазначеного засобу, яка відрізняється тим, що засіб для перетворення енергії хвиль у гідравлічну виконаний у вигляді ланцюга поплавків, призначених для C2 2 (19) 1 3 90591 4 стійки для встановлення на дні водойми і кріпленровід жорстко прикріплений до стійок. Кожен насос ня до них зазначеного засобу. містить нерухомий циліндр, який жорстко закріпЗасіб для перетворення енергії хвиль у гідравлений на трубопроводі з нижньої сторони та лічну виконаний у вигляді одного поплавку і одного оснащений зворотним клапаном для подачі води у поршневого рідинного насосу зворотнотрубопровід, і поршень насосу, який являє собою поступального руху. Поплавок жорстко з'єднаний рухомий циліндр, що герметично охоплює нерухоштоком з поршнем насосу. Рухомий поршень намий циліндр і оснащений фільтром та зворотним сосу розміщений у середині нерухомого циліндру, клапаном для забору води з водойми. який жорстко прикріплений до стійок. При цьому Кожний поплавок зв'язаний з поршнем за донерухомий циліндр оснащений зворотним клапапомогою петлі тросу, що прикріплена до боків поном, для забору води з водойми і з'єднаний з труршня і пропущена крізь кільця, встановлені по бобопроводом, який через зворотний клапан з'єднаках трубопроводу, а також крізь кільце на поплавку ний з резервуаром-накопичувачем. Навколо або на кінці тросу, прикріпленого до поплавку. Крім поплавка встановлені чотири жорстко зв'язані з того, з боку приходу хвиль поплавки оснащені тродном водойми стійки, що забезпечують утримання сами, приєднаними до тросу, натягнутого між стійпоплавків від горизонтального переміщення відноками, для утримання поплавків від горизонтальних сно насосів при збереженні можливості їх вертипереміщень відносно насосів при збереженні можкального переміщення під дією руху хвиль за доливості їх вертикального переміщення під дією помогою приєднаних до поплавків підшипників вертикальної і горизонтальної складових руху кочення. хвиль. При приході хвилі поплавок підіймається і підПри приході хвиль поплавки періодично підійнімає поршень. При цьому у циліндр надходить маються й підіймають поршні з силою, рівною вазі вода з водойми. Зворотній хід поршня здійснюєтьвитісненої поплавком води. До неї додається підся під вагою поплавка, штока і поршня. При цьому йомна сила створена горизонтальним рухом вода з циліндра надходить до резервуарухвиль. При цьому вхідний клапан насосу закриванакопичувачу. ється, вихідний -відкривається, і насос закачує у Основними недоліками прототипу є наступне: трубопровід порцію води. При відході хвилі попла1) Прототип містить один поплавок і являє совок і поршень опускаються під силою власної ваги. бою локальну споруду, що може використати лише Вихідний клапан насоса закривається, вхідний невелику частку енергії хвиль з розподіленій відкривається, і насос набирає через фільтр червздовж довгого фронту, яка припадає на ширину її гову порцію води з водойми. Вода з трубопроводу єдиного поплавка. Для використання енергії хвиль поступає в резервуар-накопичувач. на більш протяжній ділянці треба встановлювати Пропонована установка має наступні переваги ряд таких споруд. 2) Для подачі води в резервуарнад прототипом: накопичувач, у прототипі використовують тільки 1) Завдяки тому, що установка має ряд попланевелику потенційну енергію ваги поплавка, штока вків і ряд насосів, які встановлені на загальнім і поршня, яка не може створить високого тиску, трубопроводі, прокладенім вздовж берегу, вона, потрібного для підйому води на значну висоту і її на відміну від прототипу, збирає енергію по широнакопичення в резервуарі. При цьому від основної кому фронту хвиль при мінімальній коштовності енергії хвилі, що підіймає поплавок, використовузасобу за допомогою якого це реалізується. ють тільки незначну частку, яка потрібна для при2) Завдяки тому, що установка використовує йому води у циліндр, що занурений у водойму. для подачі води в резервуар-накопичувач підйом Задача винаходу полягає у збиранні енергії поплавків хвилями, а хід поршня у низ під власною низького потенціалу, що розподілена вздовж провагою - для набору води у насос, вона, на відміну тяжного фронту, її перетворенні у гідродинамічну від прототипу, повноцінно використовує енергію високого потенціалу і накопиченні у вигляді гідросхвиль і може підіймати воду на велику висоту. татичної енергії в резервуарі, піднятім над рівнем На фіг. 1 показаний загальний вид запропоноводойми на задану висоту для подальшого викованої установки зверху. ристання, наприклад, для перетворення в електНа фіг. 2 показаний водяний насос та його роенергію у час зручний споживачам, та (або) для з'єднання з трубопроводом і поплавком. наповнення плавального басейну, зрошення полів Установка містить розташований на березі над чи для інших потреб. рівнем водойми резервуар-накопичувач 1, з'єднаПоставлена задача вирішується за допомогою ний з трубопроводом 2, розташованим у водоймі запропонованої хвильової насосної установки, що під поплавками 3. Поплавки розміщені на поверхні містить засіб для перетворення енергії хвиль у водойми в один ряд вздовж берега (або вздовж гідравлічну, резервуар-накопичувач і трубопровід, фронту розповсюдження хвиль). Трубопровід заякий з'єднує їх між собою, стійки для встановлення кріплений на стійці 4. На трубопроводі з його нижна дні водойми і кріплення до них зазначеного занього боку встановлені нерухомі циліндри насосів собу, яка відрізняється тіш, що засіб для перетво5, оснащені зворотними клапанами 6 і ущільнююрення енергії хвиль у гідравлічну виконаний виглячими кільцями. Поршень 7 кожного насоса, викоді ланцюгу поплавків, призначених для наний у вигляді циліндра, оснащений зворотним встановлення в водоймі вздовж берега або фронклапаном 8 і фільтром 9 для забору води з водойту хвиль, і поршневих рідинних насосів зворотноми. поступального руху, які розміщені під ними. При Для того, щоб при деякому зміщенні поплавків цьому кожен поплавок має гнучкий кінематичний відносно насосів підйомна сила прикладалася до зв'язок з одним або декількома насосами. Трубоппоршнів вертикально, до них з боків прикріплена 5 90591 6 петля тросу 10, яка пропущена крізь кільця 11, що m - Сумарна маса поплавка, поршня і з'єднуювстановлені по боках трубопроводу і крізь кільце чих тросів. 12 на тросі 13, що прикріплений до розташованого s - Площа поперечного перетину робочої канад насосом поплавку. Ця петля одночасно викомеры поршня. ристовується для обмеження ходу поршня униз. Η - Высота підйому води насосом. Поплавки з боку приходу хвиль обладнані тросами О - Об'єм води, що перекачується всіма насо14, що прикріплені до тросу 15, протягнутого між сами установки за одиницю часу. стійками. Вони утримують поплавки від переміη - Число поплавків в установці. щень по горизонталі і допускають їх вертикальні h - Величина ходу поршня. коливання під дією хвиль та сприяють отриманню t - Період приходу хвиль. поплавками додаткової підйомної сили від горизоW - Сумарна потужність насосів установки. нтальної складової руху хвиль. За даними [2:31] При потребі вибрати площу поперечного перегоризонтальна (кінетична) складова руху хвиль тину робочої камери поршня s в залежності від містить таку ж кількість енергії, як і вертикальна заданої висоти підйому води Η можна скористати(потенційна). ся формулою (5), яка виводиться з формул (1) і Резервуар-накопичувач розміщений на зада(2). ній висоті над рівнем поверхні водойми, і може (5) s = (1 V-m)/H бути використаний для живлення гідротурбіни з Потужність установки при заданім об'ємі попелектрогенератором 16 і (або) як плавальний балавка V зростає із зменшенням сумарної маси сейн, або для інших потреб. При цьому гідротурбіпоплавка, тросів і поршня - т. Для полегшення на може бути приєднана до загального трубопроконструкції, її здешевлення і захисту від корозії воду, як показано на фіг. 1, або до окремого поплавки, троси, трубопровід і нерухомі циліндри трубопроводу, з'єднаного з резервуаромнасосів доцільно виготовляти з пластмасових манакопичувачем. теріалів, а поршні насосів - з чавуну. Наведені нижче формули дозволяють зробити Нехай, наприклад, V=0,324 м3, m=24 кг, Η=50 кількісну оцінку можливостей пропонованої устам. Тоді s=0, 006 м2. И нехай для розміщення установки (без урахування додаткової підйомної сили новки відведено ділянку прибережної смуги довпоплавків, що створюється горизонтальним рухом жиною 100 м. хвиль). Тоді при розмірах поплавків 1,8х0,9х0,2 м (доТиск води, що створює насос, дорівнює відновжині, ширині і висоті) на ділянці довжиною у 100 шенню підйомної сили поплавку до площі поперем розмістяться поплавки у кількості η = 50. чного перетину робочої камери насосу і визначаПри величині хвиль от западини до гребню ється формулою (1). Висота на яку може бути достатній для переміщення поплавків по вертикалі піднята вода - формулою (2). Об'єм води, що піна h = 0,5 м і періоді приходу хвиль t = 3 с продукдіймається усіма насосами за одиницю часу - фотивність і потужність установки складуть: рмулою (3), а їх сумарна потужність - формулою О = 50·0,006·0,5/3 = 0,05 м3/с або 50 кг/с (4). W = 50·50·9,8 = 24, 5 кгс м/с або 24 кВт P = (l-Vg-mg)/s (1), Гідростатична енергія, яку акумулює резервуΗ = Ρ/ g (2), ар, розташований на висоті 50 м над рівнем во0 = η s h/t (3), дойми і маючий розміри, наприклад, 50x20x3 м, W=ОgΗ (4) де: дорівнює 400 кіловат годин. Ρ - Тиск воды, створений насосом. Джерела інформації 1 -Щільність води, яку приймаємо рівній оди1. Є.В. Обухов. Використання відновлюваних ниці. джерел енергії. - Одеса: Одеській гідрометеоролоV - Об'єм води, що витискається при зануренні гічний інститут. 1999 поплавка. 2. Д. Росс. Энергия волн. Первая книга о реg - Прискорення сили тяжіння. волюции в технике. - Л.: Гидрометиоиздат. 1981. 7 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 90591 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601