JP3243383U - Apparatus for producing electrical energy from sea wave energy and offshore energy islands - Google Patents
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Abstract
海波エネルギーから電気エネルギーを生成する方法であって、浮体が、波の影響を受ける水域に配置され、浮体の側面部分に設けられたモーションガイド要素および支柱に設けられたガイド要素の助けを借りて、波の影響下で厳密に鉛直方向に移動するように適合されている方法が特許請求されている。浮体の上部にロッドがしっかりと固定されており、このロッドが浮体とともに上下運動を行い、その上下運動はその後、ロッド、チェーン、およびスプロケットを介して水圧ポンプシリンダーのロッドに伝達され、水圧ポンプシリンダーは、鉛直方向の上下運動を行い、水圧ポンプの上部シリンダーと下部シリンダーがそれぞれ、高圧水圧アキュムレータに水を引き込んで圧送する。浮体が上下に動くたびに、低圧ホースの助けを借りて、水が排出タンクから水圧ポンプの下部シリンダーに引き込まれ、同時に、高圧ホースの助けを借りて、水圧ポンプの上部シリンダーから水圧アキュムレータに流体が送出される。所与の圧力値に達すると、流体は、水圧アキュムレータから電気エネルギーを生成するための水力発電機に向けられ、水力発電機からの使用済み流体は、排出タンクに向けられ、その後、水圧ポンプに戻され、こうして電気エネルギー生成の連続プロセスが提供される。発明群には、海波エネルギーから電気エネルギーを生成するための装置および洋上エネルギー島も含まれる。【選択図】図１A method of generating electrical energy from sea wave energy, wherein a floating body is placed in a body of water affected by waves, with the aid of motion guide elements provided on the side portions of the floating body and guide elements provided on the struts. Thus, a method is claimed which is adapted to move strictly vertically under the influence of waves. A rod is firmly fixed to the top of the floating body, and this rod moves up and down together with the floating body, and the vertical movement is then transmitted to the rod of the hydraulic pump cylinder through the rod, chain, and sprocket, and the hydraulic pump cylinder has a vertical up-and-down motion, with the upper and lower cylinders of the hydraulic pump respectively drawing and pumping water into the high-pressure hydraulic accumulator. Each time the float moves up and down, water is drawn from the discharge tank into the lower cylinder of the hydraulic pump with the help of the low pressure hose, and at the same time, the fluid is drawn from the upper cylinder of the hydraulic pump into the hydraulic accumulator with the help of the high pressure hose. is sent. Upon reaching a given pressure value, the fluid is directed from a hydraulic accumulator to a hydro-generator for generating electrical energy and the spent fluid from the hydro-generator is directed to a discharge tank and then to a hydraulic pump. returned, thus providing a continuous process of electrical energy generation. The group of inventions also includes an apparatus for producing electrical energy from ocean wave energy and an offshore energy island. [Selection drawing] Fig. 1
Description
発明群は、水力発電産業に関するものであり、海波エネルギーから電気エネルギーを生成することを目的としている。 The group of inventions relates to the hydroelectric power industry and aims at producing electrical energy from sea wave energy.
水力発電力（すなわち、水力波力）は、波の運動エネルギーを発電機で使用する水力発電力駆動機械の水力エネルギーに変換して発電することによる、海波エネルギーの使用に基づく一種の非在来型エネルギーである。海波エネルギーは再生可能エネルギー源であり、ほぼ無尽蔵で環境に優しく、環境保全に貢献する。－［１］ Hydroelectric power (i.e., hydropower) is a type of non-existent energy based on the use of ocean wave energy by converting the kinetic energy of the waves into hydraulic energy in a hydroelectric power drive machine that uses a generator to generate electricity. It is next-generation energy. Sea wave energy is a renewable energy source, almost inexhaustible, environmentally friendly, and contributes to environmental conservation. -[1]
環境を保護し、その回復に貢献する新しいタイプのクリーンエネルギーを取得するという問題は重要であり、新しい技術（主に資源を節約する技術）を開発および実現することによって緊急に対処する必要がある。 The problem of obtaining new types of clean energy that protects the environment and contributes to its restoration is important and urgently needs to be addressed by developing and implementing new technologies, mainly resource-saving ones. .
波力エネルギーを発生させる方法には様々なものがある。より一般的に使用されている主なものは、大きな波の上下運動を使用して空気または水の流れを作り、その圧力を向けてタービンまたは浮きブイを駆動して発電する方法である。トルクジャイロスコープは、波力エネルギーの生成方法でよく使用される。 There are many ways to generate wave energy. The main, more commonly used method uses the up-and-down motion of large waves to create air or water currents whose pressure is directed to drive turbines or floating buoys to generate electricity. Torque gyroscopes are often used in wave energy generation methods.
海波エネルギーから電気エネルギーを生成するための適切な方法を実施するための様々な装置および設備がある。 There are various devices and installations for implementing suitable methods for producing electrical energy from ocean wave energy.
近年、海波エネルギーから電気エネルギーを生成する装置および設備を組み合わせて一体の複合体または物体とし、そのような装置および設備をモジュールまたは区画として利用する構造体が実用化されている。これらの複合構造物は、洋上エネルギーステーションまたは島と呼ばれる。 In recent years, structures have been put into practice that combine devices and equipment that produce electrical energy from sea wave energy into an integral composite or object, and utilize such devices and equipment as modules or compartments. These composite structures are called offshore energy stations or islands.
このように、海波エネルギーから電気エネルギーを生成する方法が知られており、それによると、電力を生成するプロセスは次の段階：レバー圧力による海波運動から回転ジャイロスコープの回転シャフトへの力の伝達と、ジャイロスコープシャフトから発電機アーマチュアシャフトへの回転運動の伝達から構成される。 Thus, a method is known for generating electrical energy from sea wave energy, according to which the process of generating electrical power follows the following stages: force from sea wave motion due to lever pressure to the rotating shaft of a rotating gyroscope. and transmission of rotary motion from the gyroscope shaft to the generator armature shaft.
既知の方法によれば、電力を生成するプロセスは次の通りである：電力を生成する発電機アーマチュアシャフトは、ジャイロスコープの２つの駆動輪によって回転されるロータシャフトの駆動輪によって回転される。回転ジャイロスコープの駆動輪は、レバーの圧力によって回転し、これは海の波からの力を回転ジャイロスコープの回転シャフトに伝達する（例えば、公開番号第ＤＥ１０２００９０３２９３０号に基づく国際出願、ＩＰＣ Ｆ０３Ｂ １３／１８ ２００９年７月１４日付を参照。－［２］ According to known methods, the process of generating electricity is as follows: the generator armature shaft that generates electricity is rotated by the drive wheels of the rotor shaft that is rotated by the two drive wheels of the gyroscope. The drive wheel of the rotating gyroscope is rotated by the pressure of the lever, which transfers the force from the sea waves to the rotating shaft of the rotating gyroscope (e.g. International Application, IPC F03B 13/13, based on publication number DE102009032930). 18 See dated 14 July 2009.-[2]
しかしながら、この方法は、比較的非効率的である。その説明は、波力エネルギーの伝達と変換のシーケンス全体の全体像を示していない。この方法は、複雑な機器を必要とし、操作上の信頼性が比較的不十分である。 However, this method is relatively inefficient. That description does not give an overview of the entire sequence of wave energy transmission and conversion. This method requires complex equipment and has relatively poor operational reliability.
海波エネルギーから電気エネルギーを生成する別の既知の方法は、チェーンを介して浮体の動きを時計回りと反時計回りの両方で回転できる第１スプロケットに伝え、次にチェーンを介して動きを第１のスプロケットに挿入された片側カップリングによって、浮体が上昇するときに中断的に一方向のみに回転する第２のスプロケットに伝達し、さらに回転運動を回転柱に伝達し、その伝達を介して発電機のシャフトに伝達する第３のスプロケットに動きを伝達することから構成される。発電機によって作り出された電力は中断して供給されるため、電力の蓄積と将来の使用のためのバッテリーが提供される（例えば、公開番号第ＵＳ５０６６８６７号に基づく国際出願、ＩＰＣ Ｆ０３Ｂ １３／１８ １９９１年１１月１９日付を参照）。－［３］
Another known method of producing electrical energy from sea wave energy is to transmit the motion of the floating body via a chain to a first sprocket that can rotate both clockwise and counterclockwise, and then transmit the motion via the chain to the first sprocket. A one-sided coupling inserted into one sprocket transmits it to a second sprocket that rotates in one direction only when the floating body rises, and further transmits the rotational motion to the rotating column, through the transmission It consists of transmitting motion to a third sprocket which transmits to the shaft of the generator. The power produced by the generator is supplied intermittently, thus providing a battery for power storage and future use (e.g. International Application based on Publication No. US5066867, IPC
しかしながら、この方法は、トランスミッションが動的負荷と電圧が交互に変化する状態で動作するため、動作の信頼性が比較的低い複雑な機器が必要であり、動作中のシステムの寿命が保証されないため、比較的非効率的である。 However, this method requires complex equipment with relatively unreliable operation because the transmission operates under alternating dynamic loads and voltages, and the lifetime of the system in operation is not guaranteed. , is relatively inefficient.
また、波力エネルギーを浮体で捕らえることと、浮体に取り付けた鉛直ロッドとギアトランスミッションでアクチュエータ機構にこのエネルギーを伝達することであって、波力エネルギーを捕捉する浮体を透かし模様のガイドシャフト内に配置し、内部で移動可能なボックスロッド内に設けた歯付きラックと、メインシャフトに設けたラチェットギアとによって、アクチュエータにエネルギーを伝達し、これによりロッドはガイドシャフトと平行に配置され、歯付きラックは、浮体の上方移動時にラチェットと係合し、浮体の下方移動時に係合を解除することと、フライホイールと水平に配置されたメインシャフトラインに機械的エネルギーを蓄積することと、ギアボックスを介してそれを発電機に伝達することとを含む海波エネルギーを利用する方法が知られている（例えば、公開番号第ＲＵ０２２２１９３３号に基づく国際出願、ＩＰＣ Р０３В １３／１８ ２００２年２月１４日付を参照）。－［４］ Also, capturing the wave energy with the float and transmitting this energy to the actuator mechanism with a vertical rod and gear transmission attached to the float, wherein the float capturing the wave energy is placed within the openwork guide shaft. The energy is transmitted to the actuator by means of a toothed rack in a box rod arranged and internally movable and a ratchet gear on the main shaft, whereby the rod is arranged parallel to the guide shaft and is toothed. The rack engages with the ratchet during upward movement of the floating body and disengages during downward movement of the floating body; stores mechanical energy in a main shaft line arranged horizontally with the flywheel; and a gearbox. and transmitting it to a generator via a , e.g. ). -[4]
しかしながら、この方法は、複雑な機器が必要なため、比較的非効率的である。フライホイールの断続的な回転とアクチュエータのメインシャフトの加速により、消費物への均一な電力供給を調整することは困難である。したがって、この方法は、動作の信頼性が比較的不十分である。 However, this method is relatively inefficient due to the need for complex equipment. Due to the intermittent rotation of the flywheel and the acceleration of the main shaft of the actuator, it is difficult to regulate a uniform power supply to the consumer. This method is therefore relatively unreliable in operation.
海波エネルギーから電気エネルギーを生成する別の既知の方法は、電力伝送システムを介して、本体に接続され、海面に配置され、鉛直波の動きで移動する装置に波の動きを伝達することで構成され、浮体の動きの振幅を制御するために、浮体の動きの振幅は、動きの制御と浮体の制御を介して制御され、次に、動力が圧力ポンプに伝達されて高圧流体が生成され、次に高圧流体が圧力ポンプから可変容量タンクに搬送されて貯蔵され、次に流体が可変容量タンクから、駆動ポンプと発電機からなる波力エネルギーコンバータに搬送される。さらに、既知のプロセスは、高圧流体から可変容量タンク内に圧力を蓄積する材料を使用する。この材料は、さらに懸架ばね、タイヤ、衝撃吸収材、免震材などに使用されている。発電機によって生成された残りのエネルギーは、電解合成によって海水を濃縮し、そこからミネラルを抽出するために使用される（例えば、公開番号第ＪＰ２０３１８５５８２号に基づく国際出願、ＩＰＣ Ｆ０３Ｂ １３／２２ ２０１３年９月１９日付を参照）。－［５］
Another known method of producing electrical energy from sea wave energy is by transmitting wave motion, via a power transmission system, to a device connected to the body, placed on the sea surface and moving with vertical wave motion. In order to configure and control the amplitude of the movement of the floating body, the amplitude of the movement of the floating body is controlled through the movement control and the floating body control, power is then transmitted to the pressure pump to generate high pressure fluid The high pressure fluid is then conveyed from the pressure pump to the variable capacity tank for storage, and then the fluid is conveyed from the variable capacity tank to a wave energy converter consisting of a drive pump and a generator. Additionally, known processes use materials that build up pressure in a variable volume tank from a high pressure fluid. This material is also used in suspension springs, tires, shock absorbers and seismic isolation materials. The remaining energy produced by the generator is used to concentrate seawater and extract minerals therefrom by electrosynthesis (e.g. International Application based on Publication No. JP203185582, IPC
しかしながら、この方法は、電解合成を行うのに必要な電力に海波エネルギーを変換することによって、主に海水からミネラルを得るために、その課題により複雑な機器を必要とするため、比較的非効率的である。 However, this method is relatively non-intrusive because its task requires complex equipment to obtain minerals, primarily from seawater, by converting sea wave energy into the power required to perform electrosynthesis. Efficient.
特許請求されている方法を実施するために、海波エネルギーから電気エネルギーを生成するための波力発電所の装置が知られている。この装置には、カップリングによってシャフトに接続され、ブースターギアを介して発電機、ハウジング、および浮体に接続された、ブレードプロペラの形態で作られたスクリューエネルギーコンバーターが含まれ、浮体にしっかりと固定されたステムと、ステムに枢動接続されたロッドと、シャフトがベアリングに取り付けられているスタンドと、一方の側でロッドに、もう一方の側でスタンドに取り付けられているブラケットと、ホルダーによってスタンドに接続されたガイド羽根付きの水流濃縮器とを含み、プロペラ羽根は、可撓性があり弾力性があり、軸スポークの片側にしっかりと取り付けられている。（例えば、ウクライナの特許の実用新案第５９０２３号、ＩＰＣ Ｆ０３Ｂ １３／１４、Ｆ０３Ｂ １３／１６、Ｆ０３Ｂ １３／２０、Ｆ０３Ｂ １３／２２、２０１１年４月２６日付を参照）。－［６］ Wave power plant devices for producing electrical energy from sea wave energy are known for implementing the claimed method. This device contains a screw energy converter made in the form of a blade propeller, connected to the shaft by a coupling and connected to the generator, housing and floating body through booster gears, firmly fixed to the floating body a rod pivotally connected to the stem; a stand with the shaft attached to the bearing; a bracket attached on one side to the rod and on the other side to the stand; and a water flow concentrator with guide vanes connected to the propeller vanes, which are flexible and resilient and rigidly attached to one side of the axle spokes. (See, for example, Ukrainian Patent Utility Model No. 59023, IPC F03B 13/14, F03B 13/16, F03B 13/20, F03B 13/22, dated April 26, 2011). -[6]
しかしながら、既知の装置は、比較的非効率的である。水流濃縮器などの複雑な追加機器が必要であり、ヘリカルエネルギー変換器は、高波時の動作の信頼性が比較的不十分である。 However, known devices are relatively inefficient. Complex additional equipment such as water flow concentrators are required, and helical energy converters operate relatively unreliably at high waves.
また、洋上波力発電ステーションなどの装置も知られている。洋上波力発電ステーションは、中央ポンツーンを含み、その外周にはメインのポンツーンが取り付けられており、その上に高圧シリンダー（ＨＰＣ）と水力タービンが配置されており、いくつかのメインポンツーンは、中央ポンツーンの外周に沿って水平軸ヒンジによって接続され、ＨＰＣは、メインポンツーンに取り付けられており、ＨＰＣは、中央ポンツーンとメインポンツーンの間の軸ヒンジに平行な水平軸ヒンジによって、一方の端からメインポンツーンに固定され、ピストンは、各シリンダーの中央に配置され、空間的なフレームワークの形態をしており、その中に、ブレードの回転角度が－（Ｄから＋cであり、中空のロッドが、空間フレームの形態で作られたピストンに一端で接続され、メインポンツーンに接続するＨＰＣの軸ヒンジに平行な水平軸ヒンジ上に配置されたプラットフォームにもう一方の端で接続された状態で、調整可能なブレードのプロペラタービンが取り付けられており、調節可能なブレードのプロペラタービンと発電機は、スプラインによって中空ロッド内部に配置された軸シャフトによって接続されており、発電機は、プラットフォーム上に配置され、ロッドと軸シャフトにはシールとベアリングが設けられている。（例えば、発明に対するウクライナの特許第９２９９３号、ＩＰＣ РОЗВ １３／１２、Ｆ０３Ｂ １３／１４、２０１０年１２月２７日付を参照）。－［７］ Devices such as offshore wave power stations are also known. An offshore wave power station includes a central pontoon, to which the main pontoon is attached to the perimeter, on which are placed high pressure cylinders (HPC) and water turbines, several main pontoons Connected by horizontal axis hinges along the perimeter of the pontoons, the HPC is attached to the main pontoon, and the HPC is attached to the main pontoon from one end by a horizontal axis hinge parallel to the axis hinge between the central and main pontoons. Fixed to the pontoons, the pistons are located in the center of each cylinder and are in the form of a spatial framework in which the blade rotation angle is -(D to +c and the hollow rod is Adjustable, connected at one end to a piston made in the form of a spatial frame and connected at the other end to a platform placed on a horizontal axis hinge parallel to the axis hinge of the HPC connecting to the main pontoons. a fixed blade propeller turbine is mounted, the adjustable blade propeller turbine and the generator are connected by an axial shaft located inside the hollow rod by a spline, the generator being located on the platform, The rod and axle shaft are provided with seals and bearings (see, for example, Ukrainian Patent No. 92993 for Invention, IPC РОЗВ 13/12, F03B 13/14, dated December 27, 2010).-[ 7]
しかしながら、既知の装置は、比較的非効率的である。機器のライン破裂を低減するため、高圧シリンダーとリザーバーからの作動流体は、発電機に接続された可変ブレードプロペラタービンに直接供給される。既知の装置の機器は、比較的複雑であり、動作の信頼性が比較的不十分である。 However, known devices are relatively inefficient. To reduce equipment line rupture, the working fluid from the high pressure cylinder and reservoir is fed directly to a variable blade propeller turbine connected to the generator. The equipment of the known device is relatively complex and relatively unreliable in operation.
特許請求されている方法を実施するために、６対のポンツーンがその外周に沿って中央ポンツーンの周りに取り付けられた洋上波力ステーションも知られている。メインポンツーンは、中央ポンツーンに最も近く、補助ポンツーンは、最も遠い。中央、メイン、および補助ポンツーンは、水平軸ヒンジによって直列に共に接続されている。前述の既知の発電ステーションは、上部に高圧軟化タンク、水力タービン、および発電機を備えた機関室を備えた中央ポンツーン、ならびに機関室の下にある廃液容器から構成される。中央ポンツーンの外周には、水平軸ヒンジによって接続されたメインポンツーンと補助ポンツーンの対が隣接している。メインポンツーンには、入口および出口バルブシステムを備えた高圧シリンダー（ＨＰＣ）、高圧弾性ライン、および真空ラインが設けられている。ＨＰＣのピストンロッドは、中央ポンツーンと補助ポンツーンの本体にヒンジ接続されている。プラントは、少なくとも２つのアンカーによって固定されている。 An offshore wave power station is also known in which six pairs of pontoons are mounted around a central pontoon along its perimeter to implement the claimed method. The main pontoon is closest to the central pontoon and the auxiliary pontoon is the farthest. The central, main and auxiliary pontoons are connected together in series by horizontal axis hinges. The aforementioned known power station consists of a central pontoon with an engine room with a high-pressure softening tank, a hydraulic turbine and a generator on top, and a waste liquid container below the engine room. Adjacent to the periphery of the central pontoon are pairs of main and auxiliary pontoons connected by horizontal hinges. The main pontoons are equipped with high pressure cylinders (HPC) with inlet and outlet valve systems, high pressure elastic lines and vacuum lines. The HPC piston rod is hinged to the bodies of the central and auxiliary pontoons. The plant is fixed by at least two anchors.
提案されたプラントには、同様のサイズのモジュールが２倍の数あり、波から受け取ったすべてのエネルギーが、中央のポンツーンに配置された１つの機械室で電気エネルギーに変換されると想定されている。プラントは、その軸の周りの中央ポンツーンの回転を防止するために、少なくとも２つのアンカーに取り付けられ、これにより、生成された電気エネルギーが水中電力ケーブルを介して伝送される（例えば、発明に対するウクライナの特許第８７９１８号、ＩＰＣ Ｆ０３Ｂ １３／２４、Ｆ０３Ｂ １３／１４、２００９年８月２５日付を参照）。－［８］ It is assumed that the proposed plant will have twice as many modules of similar size and that all the energy received from the waves will be converted into electrical energy in a single machine room located on the central pontoon. there is The plant is attached to at least two anchors to prevent rotation of the central pontoon about its axis, through which the generated electrical energy is transmitted via underwater power cables (e.g. Ukraine against invention No. 87918, IPC F03B 13/24, F03B 13/14, dated Aug. 25, 2009). -[8]
しかしながら、この洋上波力発電ステーションは、中央ポンツーンがその軸を中心に回転する可能性があり、その操作に不便をもたらす可能性があるため、比較的非効率的であり、したがって、ステーションは、操作上の信頼性が比較的低い。 However, this offshore wave power station is relatively inefficient as the central pontoon can rotate about its axis, which can lead to inconvenience in its operation, and therefore the station Relatively low operational reliability.
発電機と、水中流ゾーン内に配置され、伝達機構を介して発電機シャフトに接続されたシャフトを備えたプロペラとして設計されたプロペラエネルギー変換器とを含む少なくとも１つの組み立て済みモジュールを備えた、（例えば、浮力を確保するための中空金属構造の形態の）浮体式フレームワークの形態の浮体式プラットフォームを含み、さらに、少なくとも１つの高剛性補強材によって浮体式プラットフォームに接続された水中プラットフォームを備え、各モジュールのプロペラは、下部が水中プラットフォームに作られたスロットに設置された支持体上に配置され、上部は、取り外し可能な締結具によって浮体式プラットフォームに取り付けられており、水中プラットフォームには、底に固定するための少なくとも４つのチェーンが設けられ、組み立て済みモジュールは、互いに電気的に接続されている、洋上発電ステーションが知られている。浮体式プラットフォームの寸法は、構造全体の不沈性を保証するようなものである。また、浮体式プラットフォームの寸法は、水流のエネルギーを電気エネルギーに変換するように設計された組み立て済みモジュールの数に依存する。したがって、より大きな発電ステーションを使用する場合（つまり、より多くの組み立て済み（発電）モジュールを使用する場合）、浮体式プラットフォームの面積をより大きくする必要がある。必要に応じて、事前に組み立てられたモジュールの数は、それらを機械的に取り付けたり分離したりして変更できる。（例えば、実用新案に対するウクライナの特許第９３４１２号、ＩＰＣ Ｆ０３Ｂ １３／１８、Ｆ０３Ｂ １３／２２、２０１４年９月２５日付を参照）。－［９］
with at least one pre-assembled module containing a generator and a propeller energy converter designed as a propeller with a shaft placed in the underwater flow zone and connected to the generator shaft via a transmission mechanism, comprising a floating platform in the form of a floating framework (e.g. in the form of a hollow metal structure to ensure buoyancy) and further comprising an underwater platform connected to the floating platform by at least one rigid stiffener. , the propeller of each module is placed on a support whose lower part is installed in slots made in the underwater platform, whose upper part is attached by removable fasteners to the floating platform, which has Offshore power stations are known in which at least four chains are provided for fixing to the bottom and the assembled modules are electrically connected to each other. The dimensions of the floating platform are such as to ensure the unsinkability of the entire structure. Also, the dimensions of the floating platform depend on the number of assembled modules designed to convert the energy of water currents into electrical energy. Therefore, if a larger power station is used (ie more pre-assembled (power generation) modules are used), the area of the floating platform needs to be larger. If desired, the number of pre-assembled modules can be changed by mechanically attaching or separating them. (See, for example, Ukrainian Patent No. 93412 for Utility Models,
しかしながら、既知の洋上発電ステーションは、下部の水中プラットフォームと上部の浮体式プラットフォームの両方が移動可能であるため、比較的効率が悪く、操作上の利便性が不十分であり、ステーションを島として使用することは不可能である。 However, known offshore power stations are relatively inefficient and have poor operational convenience because both the lower underwater platform and the upper floating platform are movable, and the use of the station as an island it is impossible to
技術的性質および得られた結果の点で特許請求されている発明に最も近い方法は、海波エネルギーから機械的エネルギーを生成し、その後、電気エネルギーおよび／または水または空気などの媒体の圧力エネルギーに変換する方法である。この方法は、波の影響を受ける水域に浮体を配置し、波の作用で回転するガイド要素内に浮体の端部をスライドさせることで実現される可変回転半径を有する浮体の軸に平行な軸の周りの浮体の移動を確保し、次に、ガイド要素の回転半径に沿って浮体の位置を自動調整しながら、フレキシブルギアおよび/または歯付きギアを介して浮体ガイド要素から機械的エネルギーレシーバに運動学的接続を行うことから構成される（例えば、発明に対するウクライナの特許第１２１８５８号、ＩＰＣ Ｆ０３Ｂ １３／１８、Ｆ０３Ｂ １３／２２、Ｆ０３Ｂ １３／２０、２０２０年８月１０日付を参照）。－［１０］－プロトタイプ
The method closest to the claimed invention in terms of technical nature and the results obtained produces mechanical energy from sea wave energy, followed by electrical energy and/or pressure energy of a medium such as water or air. It is a method to convert to This method consists of placing the float in a body of water affected by waves and sliding the ends of the float into guide elements that rotate under the action of the waves, an axis parallel to the axis of the float with a variable turning radius. ensuring movement of the float around the float, and then from the float guide element to the mechanical energy receiver via flexible and/or toothed gears while automatically adjusting the position of the float along the radius of rotation of the guide element. making kinematic connections (see, for example, Ukrainian Patent No. 121858 to Invention,
しかしながら、この方法は、比較的非効率的である。その説明では、受け取った機械的エネルギーは、電気エネルギーおよび／または水または空気などの媒体の圧力エネルギーに変換されると述べているが、機械的エネルギーのレシーバから電気エネルギーおよび／または媒体の圧力エネルギーへの変換器への波力エネルギーのこの伝達と変換の全体的なシーケンスの全体像を示しておらず、これは、環境に優しいエネルギーを生成する上で非常に関連性があり、重要である。 However, this method is relatively inefficient. The description states that the received mechanical energy is converted into electrical energy and/or pressure energy of a medium such as water or air, but the receiver of the mechanical energy receives electrical energy and/or pressure energy of a medium such as air. It does not give an overview of the entire sequence of this transmission and conversion of wave energy to the converter, which is highly relevant and important in producing environmentally friendly energy. .
特許請求されている方法の実施に最も近い方法は、１つの区画からなる波力発電ステーションとして知られている装置である。このステーションには、波の作用下で回転半径が可変の円に近い、浮体に平行で外部にある軸を中心に回転する可能性を有して作られた長手方向の浮体が含まれており、浮体の端部が、ガイド要素、支持要素、および少なくとも１つの機械的エネルギーレシーバに、可撓性のあるギアおよび／または歯付きギアを介して運動学的に接続されている。このステーションは、その回転半径に沿って配置されたガイド要素に端部がスライド式に接続された浮体水没調整機構を有する。ガイド要素の少なくとも１つは、機械的エネルギーレシーバの従動シャフトに運動学的に接続された駆動ホイールにしっかりと接続される。浮体水没制御機構は、そのシャフト上での自動パワーテイクオフ最適化ユニットとしての機械的エネルギーレシーバの一部として設計されている。（例えば、発明に対するウクライナの特許第１２１８５８号、ＩＰＣ Ｆ０３Ｂ １３／１８、Ｆ０３Ｂ １３／２２、Ｆ０３Ｂ １３／２０、２０２０年８月１０日付を参照）。－［１０］－プロトタイプ。
The closest approach to implementing the claimed method is a device known as a single-zone wave power station. This station includes a longitudinal float made with the possibility of rotating about an axis parallel and external to the float, close to a circle with a variable radius of rotation under the action of waves. , the ends of the floating body are kinematically connected to the guide element, the support element and the at least one mechanical energy receiver via flexible and/or toothed gears. The station has a float submersion adjustment mechanism slidably connected at its ends to guide elements located along its radius of rotation. At least one of the guide elements is rigidly connected to a drive wheel kinematically connected to the driven shaft of the mechanical energy receiver. The floating body submersion control mechanism is designed as part of the mechanical energy receiver as an automatic power take-off optimization unit on its shaft. (See, for example, Ukrainian Patent No. 121858 for Invention,
しかしながら、既知の装置は、比較的非効率的である。海波エネルギーレシーバは常に調整されている。波の作用下で回転半径を変更できる浮体の設計は、信頼性が比較的不十分である。 However, known devices are relatively inefficient. Sea wave energy receivers are constantly calibrated. Floating body designs that can change their radius of gyration under wave action are relatively unreliable.
水域の底に設置され、クロスバーを介して接続されたライザーを含む１つの区画からなる既知の波力発電ステーションは、その技術的性質と特許請求されている方法の実施に対して得られる結果に最も近いものである。 The known wave power station consisting of one compartment installed at the bottom of a body of water and containing risers connected via crossbars, its technical properties and the results obtained for the implementation of the claimed method is the closest to
クロスバーは水の波面の上方に配置され、発電機として設計された機械式エネルギーレシーバに接続されており、これは、歯付きベルト伝達を介して浮体の回転運動のラジアルガイド要素に接続されている。区画の数が増えたならば、ステーションの技術仕様に応じて、それらは追加のフレームで固定される。発電機は、完全に密閉して設計および設置できる。波力発電ステーションは、その設計および消費物のエネルギーパラメータを実際の運転条件に近似させて製造される。それは、浮体が波面に最も近い位置を占めるように、水域内に配置される。ライザーは、鉛直に配置され、クロスバーは水平に配置されるが、２つ以上の区画からなるステーションは、追加のフレームにより耐久性が向上する。さらに、その構造要素は、少なくとも２つの同様の区画で作られており、フレームによって接続されているが、発電機または圧縮機は、すべてまたはいくつかの区画で共通に作られ得る。また、支持要素は、浮いているか、または浅瀬の海、大洋、川、湖などの水域の浅瀬の底、または桟橋の壁、または汽船の船上に設置できるフレームとして作られている。さらに、支持要素は、波面の背後で浮体を使用してステーションを方向付けることができる、相互接続された浮遊フレーム要素として作られる（例えば、発明に対するウクライナの特許第１２１８５８号、ＩＰＣ Ｆ０３Ｂ １３／１８、Ｆ０３Ｂ １３／２２、Ｆ０３Ｂ １３／２０、２０２０年８月１０日付を参照）。－［１０］－プロトタイプ
The crossbar is placed above the water wave front and is connected to a mechanical energy receiver designed as a generator, which is connected via a toothed belt transmission to the radial guide elements of the rotational movement of the floating body. there is If the number of compartments is increased, they are fixed with additional frames, depending on the technical specifications of the station. The generator can be designed and installed completely enclosed. Wave power stations are manufactured with their design and consumer energy parameters approximating actual operating conditions. It is placed in the body of water so that the floating body occupies the position closest to the wave front. The risers are arranged vertically and the crossbars are arranged horizontally, but stations consisting of two or more sections are more durable with additional frames. Moreover, the structural element is made of at least two similar compartments, connected by a frame, but the generator or compressor can be made common to all or some compartments. The support elements are also floating or made as frames that can be installed on the shallow bottom of bodies of water such as shallow seas, oceans, rivers, lakes or the walls of piers or on board steamers. In addition, the support elements are made as interconnected floating frame elements that allow the station to be oriented using the floating body behind the wavefront (e.g. Ukrainian Patent No. 121858 for Invention,
しかしながら、既知の（波のオプションの１つとしての）洋上発電ステーションは、その区画がフレームのみによって（すなわち、ロッドのシステムのみによって）接続されているため、比較的非効率的であり、操作の利便性が比較的不十分である。 However, known offshore power stations (as one of the wave options) are relatively inefficient and difficult to operate because their compartments are connected only by frames (i.e. by systems of rods only). Convenience is relatively unsatisfactory.
特許請求されている発明群によって解決される課題は、消費物への伝送用のエネルギー蓄積の連続プロセスを確立することにより、海波エネルギーから電気エネルギーを生成するための比較的より効率的な方法を作り出すことである。 The problem solved by the claimed inventions is a relatively more efficient method for producing electrical energy from ocean wave energy by establishing a continuous process of energy storage for transmission to consumer goods. is to create
本発明に設定された技術的課題は、本発明に係る、波の影響を受ける水域に浮体を配置することと、浮体をモーションガイド要素に取り付けることと、ガイド要素の運動学的接続を介して機械式エネルギーレシーバへ伝達される、波の作用下での浮体の移動を確保することによって、海波エネルギーから電気エネルギーを生成する特許請求されている方法において、浮体の側面部分に設けられたモーションガイド要素および支柱に設けられたガイド要素の助けを借りて、浮体が波の影響下で水平方向の偏差なしで厳密に鉛直方向に移動するようにさらに適合され、ロッドが、浮体の上部にしっかりと固定されており、浮体と共に上下運動を行い、水圧ポンプハウジングが、フレームに追加で固定されており、鉛直上下運動は、チェーン、スプロケット、およびテンション機構を介して、浮体ロッドから上下の水圧ポンプシリンダーのロッドに伝達され、低圧ホースと高圧ホースが、水圧ポンプの下部シリンダーと上部シリンダーに接続され、水が水圧ポンプの下部シリンダーに引き込まれ、流体が水圧ポンプの上部シリンダーから水圧アキュムレータに送出され、浮体の各運動の間、すなわち、上昇運動中に、低圧ホースの助けを借りて、排出タンクから下部シリンダーに水が引き込まれ、同時に、高圧ホースの助けを借りて、流体は、水圧ポンプの上部シリンダーから水圧アキュムレータに送出され、浮体の下降運動中に、高圧ホースの助けを借りて、水圧ポンプの下部シリンダーから水圧アキュムレータに水が圧送され、同時に、低圧ホースの助けを借りて、排出タンクから水圧ポンプの上部シリンダーに水が引き込まれ、所与の圧力値に達すると、流体は、水圧アキュムレータから電気エネルギーを生成するための水力発電機に向けられ、水力発電機からの使用済み流体は、排出タンクに向けられ、その後、水圧ポンプに戻され、こうして電気エネルギー生成の連続プロセスが提供されるという事実によって解決される。 The technical problem set in the present invention is to arrange a floating body in a water area affected by waves, to attach the floating body to motion guide elements, and to Motion provided on the side portions of the floating body in the claimed method of generating electrical energy from sea wave energy by ensuring movement of the floating body under the action of the waves, which is transmitted to a mechanical energy receiver. With the help of guide elements and guide elements provided on the stanchions, the float is further adapted to move strictly vertically without horizontal deviation under the influence of waves, the rod being firmly attached to the top of the float. The hydraulic pump housing is additionally fixed to the frame, and the vertical up-and-down motion is transferred from the floating body rod to the hydraulic pump up and down via a chain, sprocket and tension mechanism. It is transmitted to the rod of the cylinder, the low pressure hose and the high pressure hose are connected to the lower cylinder and the upper cylinder of the hydraulic pump, the water is drawn into the lower cylinder of the hydraulic pump, and the fluid is delivered from the upper cylinder of the hydraulic pump to the hydraulic accumulator. , during each movement of the floating body, i.e. during the upward movement, water is drawn from the discharge tank into the lower cylinder with the help of the low-pressure hose, and at the same time, with the help of the high-pressure hose, the fluid is drawn into the hydraulic pump. It is delivered from the upper cylinder to the hydraulic accumulator, and during the descending movement of the float, with the help of the high pressure hose, the water is pumped from the lower cylinder of the hydraulic pump to the hydraulic accumulator, and at the same time, with the help of the low pressure hose, the discharge tank Water is drawn into the upper cylinder of the hydraulic pump from the and when a given pressure value is reached, the fluid is directed to the hydraulic generator for generating electrical energy from the hydraulic accumulator, and the spent fluid from the hydraulic generator is , is directed to the discharge tank and then returned to the hydraulic pump, thus providing a continuous process of electrical energy generation.
さらに、本発明に設定された技術的課題は、空気圧ポンプ（圧縮機）、空気圧アキュムレータ、および空気圧発電機をさらに使用して、電気を生成、蓄積、および発電するという事実によって解決される。 Moreover, the technical problem set in the present invention is solved by the fact that pneumatic pumps (compressors), pneumatic accumulators and pneumatic generators are additionally used to generate, store and generate electricity.
また、本発明に設定された技術的課題は、ある時点で受け取った余剰エネルギーが用水の産生に向けられるという事実によって解決される。 The technical problem set for the invention is also solved by the fact that the surplus energy received at some point in time is directed towards the production of water for use.
さらに、特許請求されている方法を実施するために、本発明に設定された技術的課題は、本発明に係る海波エネルギーから電気エネルギーを生成するための装置において、支持要素は、支柱上の鉛直ガイド要素の形態で作られ、浮体はさらに、浮体の側面部分にガイド要素と、上部に固定ロッドと共に作られ、ロッドは、上部と下部の２つのスプロケットの間に張られたチェーンと係合し、２つのスプロケットは、ピストンと上下のシリンダーとによって複動するシリンダーの形態で作られた水圧ポンプのロッドの端部への可動アタッチメントを有し、水圧ポンプのハウジングは、装置のフレームに固定され、高圧容器、水力発電機、および排出タンクの形態で作られた水圧アキュムレータが、装置のプラットフォームに取り付けられ、高圧ホースと低圧ホースが、水圧ポンプの上部および下部シリンダーに取り付けられ、それらを水圧アキュムレータ、水力発電機、および排出タンクに接続するという事実によって解決される。 Furthermore, the technical problem set for the present invention in order to implement the claimed method is that in a device for generating electrical energy from sea wave energy according to the present invention, the support elements are Made in the form of vertical guide elements, the float is further made with guide elements on the side parts of the float and fixed rods on top, the rods engaging chains stretched between two sprockets on the top and bottom. and the two sprockets have a movable attachment to the end of the rod of the hydraulic pump made in the form of a cylinder double acting by the piston and the upper and lower cylinders, the housing of the hydraulic pump being fixed to the frame of the device. A hydraulic accumulator made in the form of a high-pressure vessel, a hydraulic generator and a discharge tank are attached to the platform of the device, and high-pressure and low-pressure hoses are attached to the upper and lower cylinders of the hydraulic pump, connecting them to the hydraulic Solved by the fact that it connects to the accumulator, hydro-generator and discharge tank.
さらに、本発明で設定された技術的課題は、水圧ポンプロッドの端部へのスプロケットの可動アタッチメントが、ベアリングの形態であるという事実によって解決される。 Furthermore, the technical problem set by the present invention is solved by the fact that the movable attachment of the sprocket to the end of the hydraulic pump rod is in the form of bearings.
また、本発明に設定された技術的課題は、水圧アキュムレータは、金属、金属合金、および／または複合材料で作られるという事実によって解決される。 The technical problem set in the present invention is also solved by the fact that hydraulic accumulators are made of metal, metal alloys and/or composite materials.
さらに、特許請求されている装置および特許請求されている方法を実施するために、本発明に設定された技術的課題は、本発明に係る特許請求されている洋上エネルギー島において、区画の構造要素は、固定された接続されたパイプの形態のロッドで作られた少なくとも２階建ての機関室格子フレームをさらに形成し、その各階がプラットフォームによって分離されており、下部プラットフォームは、水上に配置され、浮体ロッド用の開口部を有し、洋上島の各区画の技術的機器は、プラットフォーム上に設置され、支持要素は、支柱上の鉛直ガイド要素の形態であるという事実によって解決される。 Furthermore, in order to implement the claimed apparatus and the claimed method, the technical problem set in the present invention is that in the claimed offshore energy island according to the present invention, the structural elements of the compartments further forms an engine room lattice frame of at least two storeys made of rods in the form of fixed and connected pipes, each storey of which is separated by a platform, the lower platform being placed above the water, It is solved by the fact that the technical equipment of each compartment of the offshore island, with openings for the floating rods, is installed on the platform and the support elements are in the form of vertical guide elements on the stanchions.
また、本発明に設定された技術的課題は、支持要素のガイド支柱が、水で満たされたパイプの形態であるという事実によって解決される。 The technical problem set in the invention is also solved by the fact that the guide struts of the support elements are in the form of pipes filled with water.
本発明に設定された技術的課題は、機関室の周囲が、複合防食材料で外側を覆われ、機関室の通路が、区画間およびフロア間の両方に作られるという事実によって解決される。 The technical problem set in the present invention is solved by the fact that the perimeter of the engine room is lined with a composite anti-corrosion material and the passages of the engine room are made both between the compartments and between the floors.
さらに、本発明に設定された技術的課題は、区画の技術的機器が、ガイドおよび搬送機構、水圧および空気圧ポンプ、水圧および空気圧アキュムレータ、水圧および空気圧発電機、ならびに排水タンクを含むという事実によって解決される。 Moreover, the technical problem set for the invention is solved by the fact that the technical equipment of the compartments includes guide and conveying mechanisms, hydraulic and pneumatic pumps, hydraulic and pneumatic accumulators, hydraulic and pneumatic generators, and drainage tanks. be done.
また、本発明に設定された技術的課題は、上部プラットフォームが、工業用（用水を受け取る）と、レクリエーションまたは娯楽目的、水泳用プール、または海上船停泊所との両方の様々な機能目的のための建物および構造物を収容するための上部構造を有するという事実によって解決される。 Also, the technical problem set in the present invention is that the upper platform can be used for various functional purposes, both for industrial use (receiving water) and for recreational or recreational purposes, swimming pools or marine vessel moorings. solved by the fact that it has a superstructure for housing buildings and structures of
さらに、本発明に設定された技術的課題は、エネルギー島内の浮体、構造要素、および支持要素が、金属、それらの合金、および／または複合材料で作られているという事実によって解決される。 Furthermore, the technical problem set by the present invention is solved by the fact that the floating bodies, structural elements and supporting elements within the energy islands are made of metals, their alloys and/or composite materials.
提案された発明の本質は、図面によって説明されている。 The essence of the proposed invention is illustrated by the drawings.
海波エネルギーから電気エネルギーを生成する特許請求されている方法は、以下のように実行される。 The claimed method of producing electrical energy from sea wave energy is carried out as follows.
浮体は、波の影響を受ける水域に配置され、動きのガイド要素の助けを借りて、すなわち、浮体の側面部分に設けられた浮体ガイド要素および支柱上のガイド要素の助けを借りて、波の影響下で厳密に鉛直方向に移動するように適合されている。浮体の上部にはロッドが固着されており、このロッドが浮体と共に上下運動を行う。そして、浮体の動きは、チェーン機構の運動学的接続を介して機械的エネルギーレシーバ（複動水圧ポンプ）に導かれる。このように浮体の動きは、ロッド、チェーン、およびスプロケットを介して水圧ポンプシリンダーのロッドに伝わり、水圧ポンプシリンダーは上下動を行う。本体がフレームに固定された水圧ポンプの上部シリンダーと下部シリンダーはそれぞれ、高圧水圧アキュムレータに水を引き込んで圧送する。浮体の各移動中、つまり浮体の上方移動中に、低圧ホースの助けを借りて、水が排出タンクから水圧ポンプの下部シリンダーに引き込まれ、同時に、高圧ホースの助けを借りて、流体が水圧ポンプの上部シリンダーから水圧アキュムレータに送出される。所与の圧力値に達すると、流体は電気エネルギーを生成するために水力発電機に向けられ、水力発電機からの使用済み流体は排出タンクに向けられ、その後水圧ポンプに戻され、電気エネルギー生成の連続プロセスが提供される。 The floating body is placed in a body of water affected by the waves and with the help of movement guide elements, i.e. floating body guide elements provided on the side parts of the floating body and guide elements on the struts, the waves Adapted to move strictly vertically under influence. A rod is fixed to the upper part of the floating body, and this rod moves up and down together with the floating body. The movement of the floating body is then directed to the mechanical energy receiver (double-acting hydraulic pump) via the kinematic connection of the chain mechanism. Thus, the movement of the floating body is transmitted to the rod of the hydraulic pump cylinder via the rod, chain, and sprocket, and the hydraulic pump cylinder moves up and down. The upper and lower cylinders of the hydraulic pump, whose body is fixed to the frame, each draw and pump water into a high-pressure hydraulic accumulator. During each movement of the float, i.e. upward movement of the float, with the help of the low pressure hose, water is drawn from the discharge tank into the lower cylinder of the hydraulic pump, and at the same time, with the help of the high pressure hose, the fluid is drawn into the hydraulic pump from the upper cylinder to the hydraulic accumulator. When a given pressure value is reached, the fluid is directed to the hydroelectric generator to generate electrical energy, the spent fluid from the hydroelectric generator is directed to the discharge tank and then returned to the hydraulic pump for electrical energy generation provides a continuous process of
特許請求されている方法では、海波エネルギーの段階的な使用は、各波の動きの連続使用および消費物へのその伝達のためのエネルギー蓄積の連続プロセスの確立ができることにより、海波エネルギーを運動エネルギーから流体圧力エネルギーと電気エネルギーに変換することによって適用される。 In the claimed method, the gradual use of sea wave energy reduces sea wave energy by allowing the establishment of a continuous process of energy accumulation for the successive use of each wave motion and its transmission to consumers. It is applied by converting kinetic energy into fluid pressure energy and electrical energy.
特許請求されている方法の実施により、高圧流体の移動を発電機に伝達する際にスタビライザーおよびリミッターが不要になるため、発電および送電システムのオンおよびオフにするプロセスを迅速に開始できる。高圧アキュムレータでエネルギー貯蔵ユニットを使用すると、必要に応じて発電機をオフにし、用水を得るために「余剰エネルギー」を使用することができる。 Implementation of the claimed method eliminates the need for stabilizers and limiters in transmitting high pressure fluid movement to the generator, thus allowing the process of turning on and off the power generation and transmission system to begin quickly. Using an energy storage unit with a high pressure accumulator allows the generator to be turned off when needed and the "surplus energy" to be used for water.
特許請求されている方法でより多くの技術操作を使用すると、労働条件とエコロジーの改善につながる。 The use of more technological manipulations in the claimed method leads to improved working conditions and ecology.
特許請求されている方法は、方法の実施で得られたエネルギーを使用する、つまり、それは、エネルギー節約技術を使用する。 The claimed method uses the energy obtained in the implementation of the method, ie it uses energy saving techniques.
このように、海波エネルギーから電気エネルギーを生成する特許請求されている方法は、必要な効率を提供し、それに設定された課題を解決する。 Thus, the claimed method of producing electrical energy from sea wave energy provides the necessary efficiency and solves the problems set therefor.
海波エネルギーから電気エネルギーを生成する方法は、図１に示される海波エネルギーから電気エネルギーを生成するための装置の図によって説明される。図１においては、以下の通りである。
１－浮体、２－浮体ガイド、３－支柱のガイド要素、４－支柱、５－浮体ロッド、６－プラットフォーム、７－チェーン、８－スプロケット、９－水圧ポンプ、１０－水圧アキュムレータ、１１－水力発電機、１２－排出タンク、１３－低圧ホース、１４－高圧ホース、１５－フレーム、１６－水圧ポンプの締結具。
A method of producing electrical energy from sea wave energy is illustrated by the diagram of an apparatus for producing electrical energy from sea wave energy shown in FIG. In FIG. 1, it is as follows.
1 - floating body, 2 - floating body guide, 3 - guide element of strut, 4 - strut, 5 - floating body rod, 6 - platform, 7 - chain, 8 - sprocket, 9 - hydraulic pump, 10 - hydraulic accumulator, 11 - hydraulic power Generator, 12 - discharge tank, 13 - low pressure hose, 14 - high pressure hose, 15 - frame, 16 - fittings for hydraulic pump.
特許請求されている発明に係る特許請求されている装置は、
鉛直支柱４、ガイド支柱３、浮体１、浮体の側面部分に設けられた浮体ガイド要素２、浮体の上部にしっかりと固定されたロッド５、ピストンと下部および上部シリンダーを備えた複動シリンダーの形態で作られた水圧ポンプ９のロッドの端部に可動アタッチメントを有する上下の２つのスプロケット８の間に張られたチェーン７を含み、水圧ポンプハウジングは、装置のフレーム１５に固定されており、高圧容器の形態で作られた水圧アキュムレータ１０、水力発電機１１、および排水タンク１２は、水圧ポンプの上部および下部シリンダー９に取り付けられ、それらを水圧アキュムレータ１０、水力発電機１１、および排出タンク１２に接続する高圧ホース１４および低圧ホース１３によって装置のプラットフォーム６に取り付けられている。
The claimed apparatus of the claimed invention comprises:
Vertical struts 4, guide struts 3,
波力エネルギーから電気エネルギーを生成する装置は、次のように機能する。 A device that produces electrical energy from wave energy works as follows.
浮体１は、支柱４、ガイド要素２、ガイド支柱３、および浮体にしっかりと鉛直に固定されているロッド５の助けを借りて、波の影響下で水平方向の偏差なしで厳密に鉛直方向に上下動するようにさらに適合されている。浮体の動きは、スプロケット８とチェーン７の運動学的接続を介して、浮体の動きの機械的エネルギーを流体の水力エネルギーに変換する複動式水圧ポンプ９である機械的エネルギーレシーバに向けられる。このように、浮体の動きは、ロッド、チェーン、およびスプロケットを介して鉛直上下運動を行う水圧シリンダーのロッドに伝達される。ここで、本体が固定具１６によってフレーム１５に固定されている水圧ポンプ９の上部シリンダーおよび下部シリンダーはそれぞれ、高圧水圧アキュムレータ１０に水を引き込んで圧送する。浮体１の各運動の間、すなわち、上昇運動中に、低圧ホース１３の助けを借りて、排出タンク１２から水圧ポンプ９の下部シリンダーに水が引き込まれ、同時に、高圧ホース１４の助けを借りて、流体は、水圧ポンプ９の上部シリンダーから水圧アキュムレータ１０に送出される。所与の圧力値に達すると、流体は、電気エネルギーを生成するために水力発電機１１に向けられ、そこで、水力発電機１１からの使用済み流体は、排出タンク１２に向けられ、その後、水圧ポンプ９に戻され、こうして電気エネルギー生成の連続プロセスが提供される。
The floating
装置の動作に関する調査とテストにより、高さ数センチメートルの小さな波でも浮体が上昇し、水圧ポンプシリンダーを駆動することが判明し、水圧ポンプシリンダーは、強力なチェーン機構のおかげで高圧容器（水圧アキュムレータ）を流体で満たす。 Investigations and tests on the operation of the device have revealed that even small waves of a few centimeters in height will cause the floating body to rise and drive the hydraulic pump cylinder, which thanks to its powerful chain mechanism, can move to a high-pressure vessel (hydraulic accumulator) with fluid.
したがって、装置の動作中、高圧容器（水圧アキュムレータ）内の圧力が３２０バールに達すると、バルブが開き、主なエネルギーパラメータ（つまり、周波数、電流、および電圧）は一定であり、事前に設定されている状態で、バルブを通って圧力下の流体が数秒間水力発電機の動作を開始する。 Thus, during operation of the device, when the pressure in the high-pressure vessel (hydraulic accumulator) reaches 320 bar, the valve opens and the main energy parameters (i.e. frequency, current and voltage) are constant and preset In this state, fluid under pressure through the valve initiates the operation of the hydro-generator for a few seconds.
したがって、特許請求されている装置は、その建設的な解決策が、波力エネルギーを取得し、それを高圧流体エネルギーに変換し、それを蓄積し、それを保存および使用し、それを電気エネルギーに変換することを可能にし、必要に応じて、波力エネルギーから電気エネルギーを効果的に生み出すことを保証し、このようにして、それに対して設定された問題を解決する。 Therefore, the claimed device is a constructive solution that captures wave energy, converts it to high pressure fluid energy, stores it, stores and uses it, converts it to electrical energy. and ensure efficient generation of electrical energy from wave energy, if desired, thus solving the problem set against it.
本発明はまた、海波エネルギーから電気エネルギーを生成する特許請求されている方法を実施する洋上エネルギー島の図によっても説明される。 The present invention is also illustrated by a diagram of an offshore energy island implementing the claimed method of producing electrical energy from ocean wave energy.
したがって、図２は、洋上エネルギー島の区画としての固定装置の図（上面図）を示しており、各区画は、いくつかの場所で（図ではリングとして示されている）鉛直パイプの支持体に溶接された４本の水平パイプで構成される。区画の１つは、空である。 FIG. 2 thus shows a view (top view) of the anchoring device as compartments of an offshore energy island, each compartment having at some point a vertical pipe support (shown as a ring in the figure). It consists of four horizontal pipes welded to the One of the compartments is empty.
図３は、上下の波の鉛直方向の動きによる、洋上エネルギー島区画の配置浮体の図を示す。 FIG. 3 shows a view of the floating body configuration of the offshore energy island segment with vertical motion of the up and down waves.
また、図４は、結合された区画とプラットフォーム構造で作られた、洋上エネルギー島区画の機関室の一部の図を示す。 Figure 4 also shows a view of part of the engine room of the offshore energy island compartment made up of combined compartment and platform structures.
洋上エネルギー島は人工島であり、相互接続された多数の区画（海波エネルギーから電気エネルギーを生成する装置）で構成される。各区画は、４つの鉛直管状支持体、いくつかの場所で支持体に溶接された水平管、少なくとも２つのプラットフォームで構成され、洋上エネルギー島の機関室のフレームワークを形成する。プラットフォームには、エネルギー貯蔵ユニット、排水タンク、発電機、およびロッドおよびチェーン機構を介して水圧ポンプまたは空圧ポンプに運動を伝達する動作機構が装備されている。一部の区画には、サービス担当者用の通路がある。他の区画には、電力（つまり、水圧ポンプを介して直接取得された水）を使用せずに波力エネルギーから電気エネルギーを生み出すための浮体と装置のみが装備されている。 An offshore energy island is an artificial island, consisting of a number of interconnected compartments (devices that produce electrical energy from ocean wave energy). Each compartment consists of four vertical tubular supports, horizontal tubes welded to the supports at several locations, and at least two platforms, forming the framework of the offshore energy island engine room. The platform is equipped with an energy storage unit, a drain tank, a generator, and an operating mechanism that transmits motion to a hydraulic or pneumatic pump via a rod and chain mechanism. Some compartments have walkways for service personnel. Other compartments are equipped only with floats and devices for generating electrical energy from wave energy without the use of electrical power (i.e. water drawn directly via hydraulic pumps).
洋上エネルギー島は、様々なサイズが利用可能であり、それらのポンプとアキュムレータは、圧縮空気または「圧縮」流体のいずれかによって動作可能であり、空気圧アキュムレータと水圧アキュムレータの両方を使用できる。したがって、それらの圧力を設定値まで上げた後、発電機はバルブを開くことにより電源が入り、便利な方法で電力を受け取る。 Offshore energy islands are available in a variety of sizes, their pumps and accumulators can be operated by either compressed air or "compressed" fluids, and can use both pneumatic and hydraulic accumulators. Thus, after raising their pressure to the set point, the generator is turned on by opening the valve and receives power in a convenient manner.
ドックの海岸では、洋上エネルギー島のフレームが組み立てられ、その上に必要なすべての機器が設置される。その後、海洋エネルギー島の運用性がテストされ、海底に取り付けられた設置場所に輸送され、ケーブルが陸上に敷設され、機器が稼働する。 On the shore of the dock, the frame of the offshore energy island is assembled, on which all the necessary equipment is installed. The ocean energy island is then tested for operability, transported to a subsea-mounted installation site, cables laid ashore, and equipment put into operation.
洋上エネルギー島の動作原理は次のように説明されている。 The operating principle of offshore energy islands is explained as follows.
海の波は、３分の１が海水に浸かっている浮体チャンバーを上下に動かす。波が上がると浮体は上がり、波が下がると浮体はまた下がる。特殊な水圧ガイド要素により、浮体の動きは厳密に鉛直である。浮体の上下運動は、水圧ポンプ（コンプレッサー）に伝達され、これは、流体（または空気）をアキュムレータ（高圧容器）に圧送する。水力発電機（または空気圧発電機）は、圧力下で流体（空気）が供給されるため、設定されたパラメーター（周波数、電圧、電流）の電気エネルギーを生成し、これは一般的な電気ネットワークの「本土」（陸地）または特定の消費者に送信される。蓄積された圧力（圧縮された空気または流体の形態のエネルギー）は、シリンダー内の気体または水圧アキュムレータ内の流体のように、必要なだけ保存できる。 Ocean waves move up and down a floating chamber, one-third of which is submerged in seawater. When the wave rises, the float rises, and when the wave falls, the float descends again. The movement of the float is strictly vertical due to special hydraulic guiding elements. The up-and-down motion of the float is transmitted to a hydraulic pump (compressor), which pumps fluid (or air) into an accumulator (high pressure vessel). A hydroelectric generator (or pneumatic generator) is supplied with a fluid (air) under pressure and thus produces electrical energy of set parameters (frequency, voltage, current), which is the common electrical network Sent to the "mainland" (land) or to a specific consumer. Stored pressure (energy in the form of compressed air or fluid) can be stored as much as desired, such as gas in a cylinder or fluid in a hydraulic accumulator.
装置の動作に関する調査とテストにより、高さ数センチメートルの小さな波でも浮体が上昇し、水圧シリンダーが作動することが判明し、水圧シリンダーは、同時に、強力なチェーン機構のおかげで高圧容器を流体で満たす機械式水圧ポンプでもある。 Investigations and tests on the operation of the device have revealed that even small waves of a few centimeters in height will raise the float and activate the hydraulic cylinders, which at the same time, thanks to a powerful chain mechanism, move the high-pressure vessel to the fluid. It is also a mechanical water pressure pump that fills with
特許請求されている発明を実施するために、０．７８ｍ２（１×１ｍの断面を有する区画の場合）～８０ｍ２（９×９ｍの断面を有する区画の場合）の範囲の水平断面積を有する浮体が使用される。同時に、浮体面積が０．７８ｍ２の区画は４．５ｋＷｈを生成し、浮体面積が８０ｍ２の区画は２，４００ｋＷｈを生成する。 To practice the claimed invention, a horizontal cross-sectional area ranging from 0.78 m 2 (for a section with a section of 1×1 m) to 80 m 2 (for a section with a section of 9×9 m) A floating body with At the same time, a section with a float area of 0.78 m 2 will generate 4.5 kWh and a section with a float area of 80 m 2 will generate 2,400 kWh.
面積が０．７８ｍ２未満の浮体は、出力が低くコストが高いため効率が不十分であるが、８０ｍ２を超える浮体を使用すると技術的な問題が発生する可能性がある。 Floating bodies with an area of less than 0.78 m 2 are inefficient due to their low power output and high cost, while the use of floats larger than 80 m 2 may lead to technical problems.
さらに、装置（洋上エネルギー島の区画）の動作中、高圧容器（水圧アキュムレータ）内の圧力が３２０バールに達すると、バルブが開き、主なエネルギーパラメータ（つまり、周波数、電流、電圧）は一定であり、事前に設定されている状態で、バルブを通って圧力下の流体が数秒間水力発電機の動作を開始する。 Furthermore, during operation of the device (offshore energy island compartment), when the pressure in the high pressure vessel (hydraulic accumulator) reaches 320 bar, the valve opens and the main energy parameters (i.e. frequency, current, voltage) remain constant. Yes, in a preset condition, fluid under pressure through the valve initiates the operation of the hydro-generator for a few seconds.
海洋エネルギー島は、水深１２ｍ～３０ｍ、年間平均波高（上下）１ｍ～１４ｍの海（大洋）に設置されている。（浮体の底の面積による）海の１平方メートルから、空気をエネルギー貯蔵媒体として使用すると、空気圧発電機を使用して平均６～８ｋＷｈ（または１つの区画から１２０～１５０ｋＷｈ）の電気エネルギーを受け取ることができ、浮体面積が１９．６～２２．９ｍ２の水力発電機を使用する場合、１ｍ２で２０～３０ｋＷｈ（または１つの区画から４００～６００ｋＷｈ）の電気エネルギーが得られる。したがって、平均年間波力が２０ｋＷの黒海では、面積１９．６～２２．９ｍ２の１つの区画から最大４５８ｋＷｈの電気エネルギーが得られる。圧縮空気をエネルギー貯蔵媒体として使用すると、生産性は３～４倍低くなる。 The ocean energy island is installed in the sea (ocean) with a water depth of 12m to 30m and an annual average wave height (vertical) of 1m to 14m. From one square meter of sea (depending on the area of the bottom of the floating body), using air as the energy storage medium, receiving an average of 6-8 kWh (or 120-150 kWh from one compartment) of electrical energy using a pneumatic generator. 20-30 kWh (or 400-600 kWh from one compartment) of electrical energy can be obtained from 1 m 2 when using a hydroelectric generator with a floating body area of 19.6-22.9 m 2 . Thus, in the Black Sea with an average annual wave power of 20 kW, a maximum of 458 kWh of electrical energy can be obtained from one plot with an area of 19.6-22.9 m 2 . Using compressed air as an energy storage medium reduces productivity by a factor of 3-4.
さらに、洋上エネルギー島は、運用中も、部分的または完全に破壊された場合でも、環境にやさしく作られており、環境にやさしい。 Furthermore, offshore energy islands are environmentally friendly and environmentally friendly, both during operation and in the event of partial or complete destruction.
洋上エネルギー島の運用には、クラスターの原則が適用される、すなわち、洋上エネルギー島の各区画には、迅速に（数秒で）起動することも、迅速に（数秒で）停止することもできる、いくつかの発電機（空気圧式または水圧式のもの）が提供される。システムは、産業用コンピュータによって制御される。電源電圧が低下すると（新しい消費物が接続されると）、新しい発電機が自動的に接続され、電源電圧が上昇すると、（所与のわずかな時間の間の）「過剰な」発電機は、自動的にオフになる。競合するエネルギーシステム（原子力発電所、水力発電所、火力発電所など）では、所与の瞬間のすべての「過剰」電力は、地中に流れ込む。 The cluster principle applies to the operation of offshore energy islands, i.e. each segment of an offshore energy island can be activated quickly (in seconds) or deactivated quickly (in seconds). Several generators (pneumatic or hydraulic) are provided. The system is controlled by an industrial computer. When the mains voltage drops (when a new consumer is connected), a new generator is automatically connected, and when the mains voltage rises, the "excess" generators (for a given small amount of time) are , turns off automatically. In competing energy systems (nuclear, hydro, thermal, etc.) all "excess" power at any given moment goes into the ground.
特許請求されている発明における海洋エネルギー島のシステムは、エネルギーをアキュムレータ（空圧式または水圧式のもの）に無限に蓄積することはできない。したがって、過剰（「余剰」）エネルギーは、ステーションに直接設置された電動水圧ポンプの運転に向けられ、用水を生成する。 The ocean energy island system in the claimed invention cannot store energy indefinitely in an accumulator (pneumatic or hydraulic). Excess (“surplus”) energy is therefore directed to the operation of electric hydraulic pumps installed directly at the station to produce service water.
洋上エネルギー島のエネルギーシステムでは、高圧流体の移動を発電機に伝達する際にスタビライザーおよびリミッターが不要になるため、発電および送電システムのオン／オフのプロセスを迅速に開始できる。 The offshore energy island energy system eliminates the need for stabilizers and limiters in transferring the movement of high-pressure fluid to the generator, allowing the power generation and transmission system on/off process to start quickly.
洋上エネルギー島の高圧アキュムレータ内でエネルギー貯蔵ユニットを使用すると、必要に応じて発電機をオフにし、用水を取得するために「余剰エネルギー」を利用することができる。 The use of energy storage units within high pressure accumulators on offshore energy islands allows generators to be turned off when needed and "excess energy" to be utilized to obtain water for service.
したがって、洋上エネルギー島は、主に電気エネルギーと水という２つの「製品」のために作り出される。 Offshore energy islands are therefore created primarily for two 'products': electrical energy and water.
用水は、洋上エネルギー島で、機械式水圧ポンプを使用して、圧力をかけた海水を海水淡水化システムに向ける、別の方法で取得することもできる。したがって、洋上エネルギー島の一部の区画は、発電機とアキュムレータなしで、大きな水タンクを備えて作られる。洋上エネルギー島では大量（１時間当たり約５，０００～７，０００ｍ３以上）の用水を受け入れるため、一部の区画は「空」になる、つまり、浮体は装備されておらず、水タンクのみが装備されている。 Service water can also be obtained in another way at offshore energy islands using mechanical hydraulic pumps to direct seawater under pressure to a desalination system. Therefore, some parcels of offshore energy islands are built without generators and accumulators, with large water tanks. Since the offshore energy island receives a large amount of water (approximately 5,000-7,000m3 or more per hour), some compartments will be "empty", i.e., no floating bodies are installed, only water tanks. is equipped with.
したがって、波力エネルギーから電気エネルギーを生成するための特許請求されている方法、装置、および洋上エネルギー島、その建設的な解決策により、波力エネルギーを取得し、それを高圧下で流体（または気体）エネルギーに変換し、それを蓄積し、それを保存し、それを電気エネルギーに変換し、消費者にさらに送信するために必要なときにそれを使用し、実用的な目的で島を使用することが可能となり、波力エネルギーから効率的に電気エネルギーを生成し、割り当てられた課題を解決する。 Thus, the claimed method, apparatus and offshore energy island for generating electrical energy from wave energy, the constructive solution of which is to obtain wave energy and convert it into a fluid (or gaseous) energy, store it, store it, convert it to electrical energy, use it when needed for further transmission to the consumer, use the island for practical purposes It will be possible to efficiently generate electrical energy from wave energy and solve the assigned problem.
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Claims (12)
波の影響を受ける水域に浮体を配置するステップと、
前記浮体をモーションガイド要素に取り付けることにより前記浮体の移動を確保するステップと、
その後、運動学的接続を介して浮体ガイド要素から機械式エネルギーレシーバへ伝達するステップとを含む、方法において、
前記浮体の側面部分に設けられたモーションガイド要素および支柱に設けられたガイド要素の助けを借りて、前記浮体が前記波の影響下で水平方向の偏差なしで厳密に鉛直方向に移動するようにさらに適合され、
ロッドが、前記浮体の上部にしっかりと固定されており、前記浮体と共に上下運動を行い、
水圧ポンプハウジングが、フレームに追加で固定されており、
前記鉛直上下運動は、チェーン、スプロケット、およびテンション機構を介して、浮体ロッドから上下の水圧ポンプシリンダーのロッドに伝達され、
低圧ホースと高圧ホースが、前記水圧ポンプの前記下部シリンダーと前記上部シリンダーに接続され、
水が前記水圧ポンプの前記下部シリンダーに引き込まれ、流体が前記水圧ポンプの前記上部シリンダーから水圧アキュムレータに送出され、
前記浮体の各運動の間、すなわち、上昇運動中に、前記低圧ホースの助けを借りて、排出タンクから前記下部シリンダーに水が引き込まれ、同時に、前記高圧ホースの助けを借りて、前記流体は、前記水圧ポンプの前記上部シリンダーから前記水圧アキュムレータに送出され、
前記浮体の下降運動中に、前記高圧ホースの助けを借りて、前記水圧ポンプの前記下部シリンダーから前記水圧アキュムレータに水が圧送され、同時に、前記低圧ホースの助けを借りて、前記排出タンクから前記水圧ポンプの前記上部シリンダーに水が引き込まれ、所与の圧力値に達すると、前記流体は、前記水圧アキュムレータから電気エネルギーを生成するための水力発電機に向けられ、
前記水力発電機からの使用済み流体は、前記排出タンクに向けられ、その後、前記水圧ポンプに戻され、こうして電気エネルギー生成の連続プロセスが提供されることを特徴とする、方法。 A method of producing electrical energy from ocean wave energy comprising:
placing the floating body in a body of water affected by the waves;
securing movement of the floating body by attaching the floating body to a motion guide element;
subsequently transmitting from the floating body guide element to the mechanical energy receiver via the kinematic connection;
With the aid of motion guide elements provided on the side parts of the float and guide elements provided on the struts, the float moves strictly vertically without horizontal deviation under the influence of the waves. further adapted,
A rod is firmly fixed to the upper part of the floating body and moves up and down together with the floating body,
A hydraulic pump housing is additionally fixed to the frame,
The vertical up-and-down motion is transmitted from the floating body rod to the rods of the upper and lower hydraulic pump cylinders via chains, sprockets, and tension mechanisms;
a low pressure hose and a high pressure hose are connected to the lower cylinder and the upper cylinder of the hydraulic pump;
water is drawn into the lower cylinder of the hydraulic pump and fluid is delivered from the upper cylinder of the hydraulic pump to a hydraulic accumulator;
During each movement of the float, i.e. during the upward movement, with the help of the low pressure hose water is drawn into the lower cylinder from the discharge tank and at the same time with the help of the high pressure hose the fluid is , delivered from the upper cylinder of the hydraulic pump to the hydraulic accumulator;
During the lowering movement of the float, water is pumped from the lower cylinder of the hydraulic pump to the hydraulic accumulator with the help of the high pressure hose and at the same time from the discharge tank with the help of the low pressure hose. water is drawn into said upper cylinder of a hydraulic pump and, when a given pressure value is reached, said fluid is directed to a hydraulic generator for producing electrical energy from said hydraulic accumulator;
A method, characterized in that spent fluid from said hydroelectric generator is directed to said discharge tank and then returned to said hydraulic pump, thus providing a continuous process of electrical energy generation.
浮体を含み、
前記浮体の端部は、ガイド要素、支持要素、および機械的エネルギーレシーバとの運動学的接続を介して接続される、装置において、
前記支持要素は、鉛直ガイド支柱の形態で作られ、
前記浮体はさらに、側面部分にガイド要素と、上部に固定接続されたステムと共に作られ、前記ステムは、上部と下部の２つのスプロケットの間に張られたチェーンと係合し、前記２つのスプロケットは、ピストンと上下のシリンダーとによって複動するシリンダーの形態で作られた水圧ポンプのステムの端部への可動アタッチメントを有し、
前記水圧ポンプの本体は、前記装置のフレームに動かないように固定され、高圧容器、水力発電機、および排出タンクの形態で作られた水圧アキュムレータが、前記装置のプラットフォームに取り付けられ、
高圧ホースと低圧ホースが、前記水圧ポンプの上部および下部シリンダーに取り付けられ、それらを水圧アキュムレータ、水力発電機、および排出タンクに接続することを特徴とする、装置。 An apparatus for producing electrical energy from sea wave energy, comprising:
including floating bodies,
The device wherein the ends of the buoyant body are connected via kinematic connections with guide elements, support elements and mechanical energy receivers,
said support elements are made in the form of vertical guide posts,
Said floating body is further made with guide elements on the side parts and a stem fixedly connected to the top, said stem engaging with a chain stretched between two sprockets, upper and lower, said two sprockets. has a movable attachment to the end of the stem of a hydraulic pump made in the form of a cylinder double-acting by a piston and upper and lower cylinders,
The body of said hydraulic pump is immovably fixed to the frame of said device, and a hydraulic accumulator made in the form of a high pressure vessel, a hydraulic generator and a discharge tank is mounted on said platform of said device,
A device, characterized in that high pressure hoses and low pressure hoses are attached to the upper and lower cylinders of said hydraulic pump and connect them to a hydraulic accumulator, a hydraulic generator and a discharge tank.
浮体を含み、
前記浮体の構造要素は、少なくとも２つの量の区画で作られ、フレーム、支持要素によって接続され、水域の底に設置するように設計されている、洋上エネルギー島において、
前記区画の前記構造要素は、固定された接続されたパイプの形態のロッドで作られた少なくとも２階建ての機関室格子フレームをさらに形成し、その各階がプラットフォームによって分離されており、下部プラットフォームは、水上に配置され、浮体ロッド用の開口部を有し、
前記洋上島の各区画の技術的機器は、プラットフォーム上に設置され、
前記支持要素は、支柱上の鉛直ガイド要素の形態である、洋上エネルギー島。 An offshore energy island for producing electrical energy from ocean wave energy, comprising:
including floating bodies,
In offshore energy islands, wherein the structural elements of said floating body are made of at least two volume compartments, connected by frames, support elements and designed to be installed at the bottom of a body of water,
Said structural elements of said compartment further form an engine room lattice frame of at least two storeys made of rods in the form of fixed and connected pipes, each storey of which is separated by a platform, the lower platform being , placed above the water and having openings for floating rods,
The technical equipment of each compartment of said offshore island is installed on a platform,
An offshore energy island, wherein said support elements are in the form of vertical guide elements on stanchions.
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2021
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