RU203188U1 - Underwater tidal power plant - Google Patents

Underwater tidal power plant Download PDF

Info

Publication number
RU203188U1
RU203188U1 RU2020144045U RU2020144045U RU203188U1 RU 203188 U1 RU203188 U1 RU 203188U1 RU 2020144045 U RU2020144045 U RU 2020144045U RU 2020144045 U RU2020144045 U RU 2020144045U RU 203188 U1 RU203188 U1 RU 203188U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electric generator
flow
float
sea
power plant
Prior art date
Application number
RU2020144045U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Александрович Мартынов
Андрей Юрьевич Комендантов
Владислав Дмитриевич Богданов
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения"
Priority to RU2020144045U priority Critical patent/RU203188U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU203188U1 publication Critical patent/RU203188U1/en

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B9/00—Water-power plants; Layout, construction or equipment, methods of, or apparatus for, making same
    • E02B9/08—Tide or wave power plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/26—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using tide energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/26—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using tide energy
    • F03B13/264—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using tide energy using the horizontal flow of water resulting from tide movement
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Oceanography (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области гидроэнергетики, в частности к устройствам, вырабатывающим электрическую энергию за счет использования энергии течений морских приливов и отливов.Задачей является создание устройства, обеспечивающего постоянную глубину заглубления электростанции во время прилива и отлива.Техническим результатом является повышение эффективности и надежности преобразования энергии морских течений приливов и отливов в электрическую энергию.Технический результат достигается за счет того, что в подводную приливную электростанцию, содержащую электрический генератор с возбуждением от постоянных магнитов, размещенный в металлическом корпусе, и винты, закрепленные на валу электрического генератора, к верхней части металлического корпуса электрического генератора прикреплен поплавок, а на торцах металлического корпуса электрического генератора установлены конусные устройства, образующие на входе потока воды конфузор, а на выходе - диффузор, дополнительно введены второй винт, массивное основание, балки и опорные стойки, нижние концы которых закреплены на массивном основании, а верхние концы жестко скреплены балками, к боковым сторонам металлического корпуса электрического генератора и поплавка жестко закреплены проушины, через которые пропущены опорные стойки с возможностью перемещения по ним металлического корпуса электрического генератора и поплавка по вертикали вверх-вниз, а электрический генератор выполнен по кольцевой схеме с размещенными внутри полости ротора генератора с двумя винтами, первый винт установлен навстречу морского потока прилива, а второй - навстречу морского потока отлива, причем металлический корпус электрического генератора и поплавок имеют в сечении прямоугольную форму.The utility model relates to the field of hydropower, in particular to devices that generate electrical energy by using the energy of the currents of the sea tides. The task is to create a device that ensures a constant burial depth of the power plant during ebb and flow. The technical result is to increase the efficiency and reliability of energy conversion sea currents ebb and flow into electrical energy. The technical result is achieved due to the fact that in a submarine tidal power plant containing an electric generator with permanent magnet excitation, placed in a metal case, and screws fixed on the shaft of the electric generator, to the upper part of the metal case of the electric generator, a float is attached, and conical devices are installed at the ends of the metal housing of the electric generator, forming a confuser at the inlet of the water flow, and a diffuser at the outlet, additionally a second screw is introduced, m Assive base, beams and support posts, the lower ends of which are fixed on a massive base, and the upper ends are rigidly fastened by beams, lugs are rigidly fixed to the sides of the metal body of the electric generator and the float, through which the support posts are passed with the possibility of moving the metal body of the electric generator along them and the float vertically up and down, and the electric generator is made according to a ring scheme with two screws placed inside the rotor cavity of the generator, the first screw is installed towards the sea flow of the tide, and the second - towards the sea flow of the low tide, and the metal body of the electric generator and the float have in section is rectangular.

Description

Полезная модель относится к области гидроэнергетики, в частности к устройствам, вырабатывающим электрическую энергию за счет использования энергии течений морских приливов и отливов.The utility model relates to the field of hydropower, in particular to devices that generate electrical energy by using the energy of the currents of sea tides.

Известна «Погружная свободнопоточная микрогидроэлектростанция» (Патент РФ №2247859, МПК F03B 13/00, опубл. 10.03.2005, Бюлл. №7). Устройство предназначено для преобразования кинетической энергии свободного потока воды в электрическую. Микрогидроэлектростанция содержит гидротурбину с горизонтальной осью вращения, соединенную с погруженным в воду герметизированным электрическим генератором. При этом она оснащена состоящей из секций несущей рамой, на концах которой установлены щиты, образующие на входе потока воды конфузор, а на выходе - диффузор. В качестве электрического генератора использован низкоскоростной генератор, вал которого соединен непосредственно с валом гидротурбины, выполненной из отдельных секций, смонтированных в подшипниковых опорах. Каждая секция содержит один или более винтов, смещенных относительно друг друга на равный угол. Каждый из движителей состоит из двух противоположно направленных лопастей, представляющих собой профиль НАСА, и установленных на стойках, которые закреплены на валу гидротурбины с возможностью фиксированного перемещения лопастей в радиальном и угловом направлениях.Known "Submersible free-flow micro-hydroelectric power plant" (RF Patent No. 2247859, IPC F03B 13/00, publ. 03/10/2005, bull. No. 7). The device is designed to convert the kinetic energy of a free flow of water into electrical energy. The micro hydroelectric power plant contains a hydro turbine with a horizontal axis of rotation connected to a sealed electric generator submerged in water. At the same time, it is equipped with a supporting frame consisting of sections, at the ends of which shields are installed, forming a confuser at the inlet of the water flow, and a diffuser at the outlet. A low-speed generator is used as an electric generator, the shaft of which is connected directly to the shaft of a hydraulic turbine made of separate sections mounted in bearing supports. Each section contains one or more screws, offset from each other at an equal angle. Each of the propellers consists of two oppositely directed blades, representing the NASA profile, and mounted on racks, which are fixed on the shaft of the hydraulic turbine with the possibility of fixed movement of the blades in the radial and angular directions.

Недостатком погружной свободнопоточной микрогидроэлектростанции является сложность конструкции, в частности большие линейные размеры из-за особенностей конструкции гидротурбины.The disadvantage of a submersible free-flow micro hydroelectric power plant is the complexity of the design, in particular, the large linear dimensions due to the design features of the hydro turbine.

Известна «Подводная гидроэлектростанция» (Патент РФ 2139972, МПК Е02В 9/00, F03B 13/10, опубл. 20.10.1999). которая содержит установленный в потоке воды и разделенный на отсеки корпус с входным конфузором, внутри корпуса последовательно расположены гидропривод, выполненный в виде лопастной турбины с горизонтальным валом на подшипниках, и электрический генератор, ротор которого через две полумуфты соединен с валом гидропривода, электрический генератор помещен в герметичный отсек корпуса, на входном конфузоре установлена оградительная сетка, отсек корпуса с гидроприводом имеет продольные выходные окна и отражатель внутреннего потока воды, выполненный в виде усеченного конуса и герметично соединенный с цилиндрической обечайкой, внутри которой установлен горизонтальный вал турбины на подшипниках. Вал имеет торцевое уплотнение, герметично соединенное с цилиндрической обечайкой.Known "Underwater hydroelectric power plant" (RF Patent 2139972, IPC E02B 9/00, F03B 13/10, publ. 20.10.1999). which contains a housing with an inlet confuser installed in a stream of water and divided into compartments, a hydraulic drive made in the form of a blade turbine with a horizontal shaft on bearings is sequentially located inside the housing, and an electric generator, the rotor of which is connected through two half-couplings to the hydraulic drive shaft, the electric generator is placed in a sealed housing compartment, a protective mesh is installed on the inlet confuser, a hydraulically driven housing compartment has longitudinal outlet windows and a reflector of an internal water flow made in the form of a truncated cone and hermetically connected to a cylindrical shell, inside which a horizontal turbine shaft is installed on bearings. The shaft has a mechanical seal, hermetically connected to the cylindrical shell.

Известное решение имеет недостаток, заключающийся в том, что в микро-ГЭС использована соосная схема расположения винта, вала и электрического генератора. В результате водный поток, попадая через входной конфузор в корпус трубчатой формы, сужаясь, набирает скорость перемещения, проходя через зону винта, вращает его, а потом упирается в торцевую стенку электрического генератора, где происходит торможение водного потока и перенаправление его в выпускные окна на стенке корпуса. В результате за винтом формируется турбулентная зона, которая снижает скорость потока, так как на одной стороне винта формируется давление на их вращение, а на тыльной стороне образована зона смутного потока, оказывающего обратное действие. В результате этого снижается эффективность преобразования энергии морского потока в электрическую энергию.The known solution has the disadvantage that a coaxial arrangement of the propeller, shaft and electric generator is used in the micro-hydroelectric power station. As a result, the water flow, getting through the inlet confuser into the tubular body, narrowing, picks up the speed of movement, passing through the screw zone, rotates it, and then rests against the end wall of the electric generator, where the water flow is decelerated and redirected to the outlet windows on the wall housing. As a result, a turbulent zone is formed behind the propeller, which reduces the flow velocity, since pressure is formed on one side of the propeller on their rotation, and a zone of turbid flow is formed on the back side, which has a reverse effect. As a result, the efficiency of converting the energy of the sea stream into electrical energy decreases.

Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является «Подводная приливная электростанция» (Патент РФ №2579283, МПК F03B 13/26, F03B 17/06, опубл. 10.04.2016), которая содержит гидрогенератор, состоящий из гидротурбины и электрического генератора, размещенного в металлическом корпусе и кинематически связанного с гидротурбиной, выполненой лопастного типа, а электрический генератор с возбуждением от постоянных магнитов. Гидрогенератор установлен в металлическом цилиндрическом каркасе, к верхней части которого присоединены полые емкости для удержания каркаса в подводном заглубленном положении. К нижней части каркаса прикреплены тросы, одними концами связанные с каркасом, а другими с фиксирующими блоками, опущенными на морское дно. Преобразователь размещен на берегу и связан с гидрогенератором с помощью электрического кабеля. На концах каркаса установлены конусные устройства, образующие на входе потока воды конфузор, а на выходе - диффузор.The closest to the claimed utility model is the "Underwater tidal power plant" (RF Patent No. 2579283, IPC F03B 13/26, F03B 17/06, publ. 04/10/2016), which contains a hydrogenerator, consisting of a hydraulic turbine and an electric generator located in a metal casing and kinematically connected with a hydraulic turbine, made of a blade type, and an electric generator with excitation from permanent magnets. The hydrogenerator is installed in a metal cylindrical frame, to the upper part of which hollow containers are attached to hold the frame in an underwater buried position. To the lower part of the frame are attached cables, with some ends connected to the frame, and the other with fixing blocks, lowered to the seabed. The converter is located on the shore and connected to the hydrogenerator by means of an electric cable. At the ends of the frame, conical devices are installed, forming a confuser at the inlet of the water flow, and a diffuser at the outlet.

Недостатком известного устройства являются то, что эффективность преобразования энергии морского течения в электрическую энергию не постоянна, поскольку отсутствует возможность поддерживать постоянство глубины заглубления электростанции как во время прилива, так и во время отлива. Высота приливов в открытом море около 1 метра, но значительно возрастает в области шельфа - до 18 м. При сильном отливе присоединенные к каркасу электрического генератора полые емкости для удержания каркаса в подводном заглубленном положении могут опуститься вниз, ко дну, на столько, что это ослабит натяжение тросов и тем самым нарушит положение электростанция в морской среде и уменьшит величину генерируемой электрической энергии вплоть до нуля.The disadvantage of the known device is that the efficiency of converting the energy of the sea currents into electrical energy is not constant, since it is not possible to maintain a constant depth of the power plant burial both during high tide and during low tide. The height of the tides in the open sea is about 1 meter, but it increases significantly in the shelf area - up to 18 m.With a strong low tide, the hollow containers attached to the frame of the electric generator to hold the frame in an underwater buried position can sink down to the bottom, so much that it will weaken the tension of the cables and thereby disrupt the position of the power plant in the marine environment and reduce the amount of generated electrical energy down to zero.

Задачей является создание устройства, обеспечивающего постоянную глубину заглубления электростанции во время прилива и отлива.The challenge is to create a device that ensures a constant burial depth of the power plant during high and low tide.

Техническим результатом является повышение эффективности и надежности преобразования энергии морских течений приливов и отливов в электрическую энергию.The technical result is to increase the efficiency and reliability of converting the energy of sea currents of ebbs and flows into electrical energy.

Технический результат достигается за счет того, что в подводную приливную электростанцию, содержащую электрический генератор с возбуждением от постоянных магнитов, размещенный в металлическом корпусе и винты, закрепленные на валу электрического генератора, к верхней части металлического корпуса электрического генератора прикреплен поплавок, а на торцах металлического корпуса электрического генератора установлены конусные устройства, образующие на входе потока воды конфузор, а на выходе - диффузор, дополнительно введены второй винт, массивное основание, балки и опорные стойки, нижние концы которых закреплены на массивном основании, а верхние концы жестко скреплены балками, к боковым сторонам металлического корпуса электрического генератора и поплавка жестко закреплены проушины, через которые пропущены опорные стойки с возможностью перемещения по ним металлического корпуса электрического генератора и поплавка по вертикали вверх-вниз, а электрический генератор выполнен по кольцевой схеме с размещенными внутри полости ротора генератора с двумя винтами, первый винт установлен навстречу морского потока прилива, а второй - навстречу морского потока отлива, причем металлический корпус электрического генератора и поплавок имеют в сечении прямоугольную форму.The technical result is achieved due to the fact that a float is attached to the upper part of the metal body of the electric generator, and a float is attached to the upper part of the metal body of the electric generator, and is attached to the ends of the metal body. electric generator, conical devices are installed, forming a confuser at the inlet of the water flow, and a diffuser at the outlet, additionally a second screw, a massive base, beams and support posts are introduced, the lower ends of which are fixed on a massive base, and the upper ends are rigidly fastened by beams, to the sides the metal body of the electric generator and the float, the lugs are rigidly fixed through which the support posts are passed with the possibility of moving the metal body of the electric generator and the float vertically up and down, and the electric generator is made in a ring pattern with two screws placed inside the rotor cavity of the generator, the first screw is installed towards the sea flow of the tide, and the second - towards the sea flow of the ebb, and the metal body of the electric generator and the float have a rectangular cross-section.

Существенные отличия, позволяющие реализовать технический результат:Significant differences allowing to implement the technical result:

- электрический генератор вместе с винтами и поплавком установлен с возможностью перемещения по опорным вертикальным стойкам вверх-вниз, в зависимости от изменения уровня воды при приливе или отливе, сохраняя постоянство заглубления электростанции независимо от силы прилива и отлива, и тем самым, поддерживая постоянным уровень эффективности работы электростанции;- the electric generator, together with the screws and the float, is installed with the ability to move up and down the supporting vertical posts, depending on the change in the water level at high tide or low tide, keeping the power plant penetration constant regardless of the strength of the ebb and flow, and thereby, maintaining a constant level of efficiency power plant operation;

- электрический генератор конструктивно выполнен по кольцевой схеме, при реализации которой винты размещен внутри полости ротора генератора, в результате этого уменьшается длина электростанции и снижается влияние кавитации на прочность винтов, увеличивая при этом срок службы и надежность работы электростанции в целом [1];- the electric generator is structurally made according to a ring scheme, in the implementation of which the screws are placed inside the cavity of the generator rotor, as a result of which the length of the power plant decreases and the effect of cavitation on the strength of the screws decreases, while increasing the service life and reliability of the power plant as a whole [1];

- внутри полости ротора электрического генератора размещены последовательно два винта, причем первый винт установлен навстречу морского потока прилива, а второй винт установлен навстречу морского потока отлива, что обеспечивает эффективность преобразования энергии морского потока, как прилива, так и отлива.- inside the rotor cavity of the electric generator, two screws are placed in series, with the first screw installed towards the sea flow of the tide, and the second screw installed towards the sea flow of the low tide, which ensures the efficiency of converting the energy of the sea flow, both tide and low tide.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведена конструктивная схема приливной электростанции, а на фиг. 2 приведена конструктивная схема генератора и введены следующие обозначения:The essence of the utility model is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows a structural diagram of a tidal power plant, and FIG. 2 shows the constructive diagram of the generator and introduced the following designations:

1. - ротор;1. - rotor;

2. - первый винт;2. - the first screw;

3. -второй винт;3. -the second screw;

4. - вал;4. - shaft;

5. - статор5. - stator

6. - металлический корпус электрического генератора;6. - metal body of the electric generator;

7. - конфузор;7. - confuser;

8. - диффузор;8. - diffuser;

9. - поплавок;9. - float;

10. -проушины;10. - eyelets;

11. - стойки;11. - racks;

12. - балки;12. - beams;

13. - массивное основание.13. - massive base.

Устройство состоит из электрического генератора кольцевого типа, состоящего из ротора 1, который жестко соединен с первым 2 и вторым 3 винтами, установленными на валу 4, и статора 5, размещенном в металлическом корпусе электрического генератора 6, на торцах которого установлены конусные устройства, образующие на входе потока воды конфузор 7, а на выходе - диффузор 8, на верхней части металлического корпуса электрического генератора 6 закреплен поплавок 9, на боковых сторонах которого жестко закреплены проушины 10, через которые пропущены опорные стойки 11, верхние концы которых жестко скреплены балками 12, а нижние концы закреплены на массивном основании 13, что обеспечивает жесткость конструкции подводной приливной электростанции и устойчивость конструкции в морской среде.The device consists of a ring-type electric generator, consisting of a rotor 1, which is rigidly connected to the first 2 and second 3 screws mounted on the shaft 4, and the stator 5, located in the metal housing of the electric generator 6, at the ends of which there are conical devices forming on the inlet of the water flow is the confuser 7, and the outlet is the diffuser 8, on the upper part of the metal body of the electric generator 6 there is a float 9, on the sides of which the lugs 10 are rigidly fixed, through which the support posts 11 are passed, the upper ends of which are rigidly fastened by the beams 12, and the lower ends are fixed on a massive base 13, which ensures the rigidity of the structure of the submarine tidal power plant and the stability of the structure in the marine environment.

Устройство работает следующим образом:The device works as follows:

Данное устройство работает одинаково при наличии морских течений прилива или отлива. Выталкивающая сила поплавка 9 и герметичных полостей металлического корпуса электрического генератора 6 поднимают электрический генератор по стойкам 11 к верхним слоям морского течения на заданную глубину заглубления. Морское течение прилива или отлива проходит через конусное устройство конфузор 7 в полость ротора 1 и приводит в движение по средствам вала 4 первый 2 или второй 3 винты (в зависимости от направления морского потока) и выходит через конусное устройство диффузор 8. При прохождении морского потока через конфузор 7 или диффузор 8 (в зависимости от направления морского потока) скорость морского течения увеличивается, увеличивается скорость вращения винтов и повышается эффективность преобразования энергии морского течения в электрическую энергию.This device works the same in the presence of ebb or flow sea currents. The buoyancy force of the float 9 and the sealed cavities of the metal body of the electric generator 6 lift the electric generator along the struts 11 to the upper layers of the sea current to a predetermined depth of penetration. The sea current of high tide or low tide passes through the cone device 7 into the rotor cavity 1 and drives the first 2 or second 3 screws (depending on the direction of the sea flow) through the means of the shaft 4 and exits through the cone device the diffuser 8. When the sea flow passes through confuser 7 or diffuser 8 (depending on the direction of the sea flow) the speed of the sea current increases, the speed of rotation of the screws increases and the efficiency of converting the energy of the sea current into electrical energy increases.

При вращении постоянных магнитов ротора 1 их магнитные силовые линии пересекают проводники обмотки статора 5, и наводят в них трехфазную систему ЭДС переменного тока:When the permanent magnets of the rotor 1 rotate, their magnetic lines of force intersect the conductors of the stator winding 5, and induce a three-phase AC EMF system in them:

- на обмотке статора 1 наводится ЭДС e1=Emsinωt;- EMF is induced on the stator winding 1 e 1 = E m sinωt;

- на обмотке статора 2 наводится ЭДС e2=Emsin(ωt-2π/3);- EMF is induced on the stator winding 2 = E m sin (ωt-2π / 3);

- на обмотке статора 3 наводится ЭДС e3=Emsin(ωt-4π/3),- EMF is induced on the stator winding 3 = E m sin (ωt-4π / 3),

где Em=4,44ФƒWф;where E m = 4.44FƒW f ;

Wф - число витков одной фазы;W f - the number of turns of one phase;

Ф - магнитный поток одного полюса индуктора;Ф - magnetic flux of one pole of the inductor;

F - частота ЭДС, генерируемой в обмотке статора;F is the frequency of the EMF generated in the stator winding;

ω=2ωƒ - угловая частота ЭДС, генерируемой в обмотке статора.ω = 2ωƒ is the angular frequency of the EMF generated in the stator winding.

Таким образом, механическая энергия морского течения преобразуется в электрическую энергию. Глубина заглубления электрического генератора по отношению к уровню морской поверхности зависит от величины выталкивающей силы поплавка 9 и герметичных полостей металлического корпуса электрического генератора 6, а их объем должен быть больше массы подвижной части приливной электростанции. При выполнении этого условия часть поплавка 9 всегда находится над поверхностью воды. Благодаря этому генератор находится в верхних слоях морского течения, обладающих наибольшей скоростью течения, что обеспечивает высокую эффективность преобразования энергии морского течения в электрическую энергию.Thus, the mechanical energy of the sea current is converted into electrical energy. The depth of the electric generator in relation to the level of the sea surface depends on the magnitude of the buoyancy force of the float 9 and the sealed cavities of the metal body of the electric generator 6, and their volume must be greater than the mass of the moving part of the tidal power plant. When this condition is met, part of the float 9 is always above the water surface. Due to this, the generator is located in the upper layers of the sea current, which have the highest current velocity, which ensures high efficiency of converting the energy of the sea current into electrical energy.

Мощность Рг, генерируемая электрическим генератором, определяется с учетом эффективности работы электрического генератора и винтов:The power P g generated by the electric generator is determined taking into account the efficiency of the electric generator and propellers:

Рг=ηг⋅ηт⋅Рп,P g = η g ⋅η t ⋅P n ,

где Рп - мощность потока воды, поступающего на лопасти винта прилива или отлива, Вт;where P p is the power of the water flow entering the propeller blades of the ebb or flow, W;

ηг - КПД электрического генератора, значение ηг=0,85-0,95;η g - efficiency of an electric generator, value η g = 0.85-0.95;

ηв - КПД винта прилива или отлива, значение ηв=0,5-0,7;η in - the efficiency of the propeller of the ebb or flow, the value of η in = 0.5-0.7;

Pп=ρ⋅g⋅Q⋅H, Вт,P p = ρ⋅g⋅Q⋅H, W,

где ρ - плотность воды, равна 1000 кг/м3;where ρ is the density of water, equal to 1000 kg / m 3 ;

g - ускорение свободного падения, равно 9,81 м/с2;g - acceleration due to gravity, equal to 9.81 m / s 2 ;

Q - расход воды, м3/с;Q - water consumption, m 3 / s;

Н - скоростной напор потока воды, м;H is the high-speed head of the water flow, m;

Q=Sв⋅υn;Q = S in ⋅υ n ;

Sв - площадь сечения, через которое проходит поток воды на лопасти винта прилива или отлива, м2.S in - the cross-sectional area through which the water flow passes on the propeller blades of the ebb or flow, m 2 .

Скоростной напор потока воды Н определяют по формуле:The velocity head of the water flow H is determined by the formula:

Н=υ2 n/2g.Н = υ 2 n / 2g.

С учетом значений параметров, приведенных выше, мощность потока определяют по формуле:Taking into account the values of the parameters given above, the flow power is determined by the formula:

Рп=0,5⋅ρ⋅Sв⋅υ3 Вт.P n = 0.5⋅ρ⋅S in ⋅υ 3 W.

Приведем пример расчета при следующих параметрах:Let's give an example of calculation with the following parameters:

- размер диаметра лопастей винта D=1,0 м (площадь Sт=π⋅D2/4=0,785 м2),- the size of the diameter of the propeller blades D = 1,0 m (the area S t = π⋅D 2/4 = 0.785 m 2),

- скорость потока υп=3,0 м/с;- flow velocity υ p = 3.0 m / s;

- плотность воды ρ=1000 кг/м3.- water density ρ = 1000 kg / m 3 .

Мощность потока определяют по формуле:The flow rate is determined by the formula:

Рп=392⋅υп 3 Вт.R p = 392⋅υ p 3 W.

Значение мощности Рп является предельным значением мощности, которую можно получить от электрического генератора без учета потерь при заданном значении скорости потока и размерах винта.The value of the power P p is the limit value of the power that can be obtained from an electric generator without taking into account losses at a given value of the flow rate and the size of the screw.

Мощность, генерируемая электрическим генератором с учетом минимально возможных значений КПД электрического генератора ηг=0,9 и винта ηв=0,5:Power generated by the electric generator with the minimum possible values of the electric generator efficiency η r = 0.9 and a screw η = 0.5:

Рг=0,9⋅0,5⋅392⋅υп 3 Вт=176,71⋅υп 3 Вт=0,17671⋅υп 3 кВт.P g = 0.9⋅0.5⋅392⋅υ p 3 W = 176.71⋅υ p 3 W = 0.17671⋅υ p 3 kW.

При скорости морского потока υп=3,084 м/с, мощность, генерируемая электрическим генератором без конических насадок конфузора 7 и диффузора 8, составит Рг=0,17671⋅3,03=4,771 кВт.At a sea flow speed υ p = 3.084 m / s, the power generated by the electric generator without the conical nozzles of the confuser 7 and diffuser 8 will be P g = 0.17671 - 3.0 3 = 4.771 kW.

Из физики [2] известно, что при стационарном течении жидкости скорость движения ее частиц через разные поперечные сечения трубы обратно пропорциональны площадям этих сечений.It is known from physics [2] that in a stationary fluid flow, the speed of movement of its particles through different cross-sections of the pipe is inversely proportional to the areas of these cross-sections.

При установке на металлический корпус электрического генератора 6 насадок конической формы, которые образуют на входе потока воды конфузор 7, а на выходе - диффузор 8, как показано на фиг. 2 и отношении диаметра входного отверстия насадки к диаметру входного отверстия полости ротора равным, например, 2:1, отношение площадей сечений входного и выходного отверстий насадки составит 4:1, следовательно, скорость морского потока в полости ротора при установки такой насадки увеличится в 4 раза по отношению к скорости морского потока вне насадки. Таким образом, при установке насадки конической формы с указанными параметрами электрический генератор будет генерировать мощность, равнуюWhen installed on the metal body of the electric generator 6 nozzles of a conical shape, which form a confuser 7 at the inlet of the water flow and a diffuser 8 at the outlet, as shown in FIG. 2 and the ratio of the diameter of the inlet of the nozzle to the diameter of the inlet of the rotor cavity is, for example, 2: 1, the ratio of the cross-sectional areas of the inlet and outlet of the nozzle will be 4: 1, therefore, the speed of the sea flow in the rotor cavity when installing such a nozzle will increase 4 times in relation to the speed of the sea flow outside the nozzle. Thus, when installing a conical nozzle with the specified parameters, the electric generator will generate power equal to

Рг=4,771⋅43=305 кВт.P g = 4.771⋅4 3 = 305 kW.

За сутки может быть выработана энергия, равная 7328 кВт/час.Energy equal to 7328 kW / h can be generated per day.

Приведенные результаты расчетов показывают, что заявляемая подводная приливная электростанция преобразует энергию морского течения прилива и отлива в электрическую энергию с высоким уровнем эффективности.The above calculation results show that the claimed underwater tidal power plant converts the energy of the sea currents of ebb and flow into electrical energy with a high level of efficiency.

Введение новых отличительных признаков полезной модели позволяет повысить эффективность и надежность работы подводной приливной электростанции, увеличить ее срок службы, а также повысить безотказность ее работы.The introduction of new distinctive features of the utility model makes it possible to increase the efficiency and reliability of the operation of the underwater tidal power plant, to increase its service life, and also to increase the reliability of its operation.

Список использованных источников:List of sources used:

1. Устройство ВРК с электродвигателем на постоянных магнитах: [сайт]. URL: https://sudostroenie.info (дата обращения: 15.11.2020).1. VRK device with a permanent magnet electric motor: [site]. URL: https://sudostroenie.info (date accessed: 15.11.

2. Фарбер Ф.Е. Физика: учеб. пособие.- Высш. школа, 1979. - 320 с.2. Farber F.E. Physics: textbook. allowance.- Higher. school, 1979 .-- 320 p.

Claims (2)

1. Подводная приливная электростанция, содержащая электрический генератор с возбуждением от постоянных магнитов, размещенный в металлическом корпусе, и винт, закрепленный на валу электрического генератора, к верхней части металлического корпуса электрического генератора прикреплен поплавок, а на торцах металлического корпуса электрического генератора установлены конусные устройства, образующие на входе потока воды конфузор, а на выходе - диффузор, отличающаяся тем, что в устройство дополнительно введены второй винт, массивное основание, балки и опорные стойки, нижние концы которых закреплены на массивном основании, а верхние концы жестко скреплены балками, к боковым сторонам металлического корпуса электрического генератора и поплавка жестко закреплены проушины, через которые пропущены опорные стойки с возможностью перемещения по ним металлического корпуса электрического генератора и поплавка по вертикали вверх-вниз, а электрический генератор выполнен по кольцевой схеме с размещенными внутри полости ротора генератора с двумя винтами, первый винт установлен навстречу морского потока прилива, а второй - навстречу морского потока отлива.1. An underwater tidal power plant containing an electric generator with permanent magnet excitation, located in a metal case, and a screw fixed on the shaft of the electric generator, a float is attached to the upper part of the metal case of the electric generator, and conical devices are installed on the ends of the metal case of the electric generator, forming a confuser at the inlet of the water flow, and a diffuser at the outlet, characterized in that a second screw, a massive base, beams and support posts are additionally introduced into the device, the lower ends of which are fixed on a massive base, and the upper ends are rigidly fastened by beams, to the lateral sides of the metal body of the electric generator and the float, the lugs are rigidly fixed through which the support posts are passed with the possibility of moving the metal body of the electric generator and the float vertically up and down, and the electric generator is made in a ring pattern with placed in Inside the rotor cavity of the generator with two screws, the first screw is installed towards the sea flow of the tide, and the second - towards the sea flow of the low tide. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что металлический корпус электрического генератора и поплавок имеют в сечении прямоугольную форму.2. The device according to claim. 1, characterized in that the metal body of the electric generator and the float have a rectangular cross-section.
RU2020144045U 2020-12-28 2020-12-28 Underwater tidal power plant RU203188U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020144045U RU203188U1 (en) 2020-12-28 2020-12-28 Underwater tidal power plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020144045U RU203188U1 (en) 2020-12-28 2020-12-28 Underwater tidal power plant

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU203188U1 true RU203188U1 (en) 2021-03-25

Family

ID=75169763

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020144045U RU203188U1 (en) 2020-12-28 2020-12-28 Underwater tidal power plant

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU203188U1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4468153A (en) * 1982-05-12 1984-08-28 Gutierrez Atencio Francisco J Symmetric tidal station
JP2014051892A (en) * 2012-09-05 2014-03-20 Takeshige Shimonohara Power generator
RU2532823C2 (en) * 2012-06-04 2014-11-10 Роберт Александрович Болотов Hydro-electric power-plant
RU2579283C1 (en) * 2015-04-15 2016-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Санкт-Петербургская электротехническая компания" Underwater tidal power plant
CN106089543A (en) * 2016-03-24 2016-11-09 陈永远 Ultra-large type water-power plant

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4468153A (en) * 1982-05-12 1984-08-28 Gutierrez Atencio Francisco J Symmetric tidal station
RU2532823C2 (en) * 2012-06-04 2014-11-10 Роберт Александрович Болотов Hydro-electric power-plant
JP2014051892A (en) * 2012-09-05 2014-03-20 Takeshige Shimonohara Power generator
RU2579283C1 (en) * 2015-04-15 2016-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Санкт-Петербургская электротехническая компания" Underwater tidal power plant
CN106089543A (en) * 2016-03-24 2016-11-09 陈永远 Ultra-large type water-power plant

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7319278B2 (en) Ocean wave generation
US8536723B2 (en) Integrated hydroelectric power-generating system and energy storage device
JP2019152212A (en) System and method for improvement type water rotor
AU2011326231B2 (en) Turbine system and method
EA014951B1 (en) A water current electric power generation system
ZA200202559B (en) Marine current power installation.
WO2021196531A1 (en) Vertical axis magnetic suspension tidal stream energy power generation apparatus and method combined with offshore horizontal axis wind turbine tower
WO2008093037A1 (en) Apparatus for generating electrical power
RU2459974C1 (en) Wave electric power station
KR20100135010A (en) Power facilities
RU2508467C2 (en) Submersible monoblock microhydro power plant
RU203188U1 (en) Underwater tidal power plant
KR101098239B1 (en) Hydro generator
EP2848802B1 (en) System for obtaining electrical energy from a wave motion
RU2579283C1 (en) Underwater tidal power plant
AU2013212537A1 (en) A variable output generator and water turbine
CN110318934B (en) Low-flow-velocity water body power generation device
RU2247859C1 (en) Submersible free-flow microhydroelectric station
US20230323849A1 (en) An Improved Apparatus And Method For Extracting Energy From A Fluid
CN210829578U (en) Horizontal water wheel system
RU189385U1 (en) UNDERWATER FLOATING HYDROELECTRIC POWER PLANT
EP3816433A1 (en) Movable and semi-submerged power generator using waterwheel turbine
WO2012008938A1 (en) Integrated hydroelectric power-generating system and energy storage device
RU2782079C1 (en) Method and apparatus for generating electricity from surface waves
KR20110054931A (en) Production of electric energy from sea waves