RU2760341C1 - Arzamastsev's hydro-pneumatic power system - Google Patents
Arzamastsev's hydro-pneumatic power system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2760341C1 RU2760341C1 RU2020140753A RU2020140753A RU2760341C1 RU 2760341 C1 RU2760341 C1 RU 2760341C1 RU 2020140753 A RU2020140753 A RU 2020140753A RU 2020140753 A RU2020140753 A RU 2020140753A RU 2760341 C1 RU2760341 C1 RU 2760341C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air
- modules
- valve
- pneumatic
- energy
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
- F03B13/14—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 wave energy
- F03B13/24—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 wave energy to produce a flow of air, e.g. to drive an air turbine
-
- 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)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области гидропневмоэнергетики, конкретно к преобразованию кинетической энергии морских волн в электроэнергию.The invention relates to the field of hydropneumatic power engineering, specifically to the conversion of the kinetic energy of sea waves into electricity.
Известен ряд способов преобразования энергии морских волн в электрическую энергию, например, накачивание воздуха в корпус установки за счет качания установки на волнах и вращение этим воздухом турбинки.A number of methods are known for converting the energy of sea waves into electrical energy, for example, pumping air into the body of the installation by swinging the installation on the waves and rotating the turbine with this air.
За прототип принят патент RU 311040.Patent RU 311040 was adopted for the prototype.
Задачей гидропневмоэнергетической системы является производство сжатого воздуха и нагнетания его по трубопроводам энергетических модулей в воздушную аккумуляторную емкость, расположенную на берегу для технологического аккумулирования воздушных рабочих тел гидропневмоэнергетическими системами модулей в необходимых объемах для производства электроэнергии. Увеличивать давление в аккумуляторной емкости солнечной лучистой энергией, за счет увеличения объема рабочего тела сжатого воздуха для производства дополнительной электроэнергии.The task of the hydropneumatic power system is the production of compressed air and its injection through the pipelines of the power modules into the air storage tank located on the shore for the technological accumulation of air working bodies by the hydropneumatic power systems of the modules in the required volumes for the production of electricity. Increase the pressure in the storage tank with radiant solar energy, by increasing the volume of the working medium of compressed air to generate additional electricity.
Заявленный технический эффект достигается гидропневмоэнергетической системой производства электроэнергии волновой энергией, состоящая из строительных и пневмоэнергетических модулей гидротехнического сооружения. Строительный модуль состоит из задней стенки, опирающейся о дно принимающей силу водного потока, направляющего его вверх по задней стенке. Боковые стенки опираются о дно и прикреплены к задней стенке. Передняя стенка смонтирована к боковым стенкам и расположена до уровня горизонтальной линии водного пространства, для того чтобы не препятствовать движению волн до задней стенки сооружения. Строительные модули выполнены из железобетона и соединенные между собой в линию вдоль берега открытого водоема, моря. Внутри строительных модулей размещены и закреплены пневмоэнергетические модули. В каждом пневмоэнергетическом модуле расположен металлический корпус с направляющими стенками прямоугольной формы и головной частью соединенных между собой. Внутри корпуса размещен рабочий орган, состоящий из затвора, имеющего прямоугольную форму, выполненного из деревоплиты пропитанной химическим составом для придания стойкости против гниения. Сверху по сторонам затвора закреплены уплотнения от проникновения сжатого воздуха между стенками корпусов и затвором, например, из эластичных трубок. Внутри корпуса, в нижней части, расположены ограничители хода затвора. Затвор расположен на некотором расстоянии от головной части, образуя камеру сжатия. Затвор находятся на плаву поверхности воды. В зоне под затвором находится приемник волн. В головной части корпуса смонтированы атмосферный впускной клапан и выпускной клапан рабочего тела сжатого воздуха. Рабочие органы являются пневматическими насосами вырабатывающие рабочее тело физической энергией движением волн вместе с некоторым количеством массы воздуха, а когда уровень воды находится ниже установленной, зону приема волн заполняется воздушная масса, тогда движение волн воздействует на воздушную массу, а воздушная масса воздействует на нижнюю поверхность затвора. Атмосферный впускной клапан открыт при отсутствии давления в камере сжатия и при движении затвора вниз, где происходит всасывание атмосферного воздуха. Выпускной клапан открывается от давления в камере сжатия, движением затвора вверх, воздействием направленных масс волн на затвор, пропуская рабочее тело сжатого воздуха из камеры сжатия по трубопроводу в воздушную аккумуляторную емкость, расположенную на берегу для технологического накопления воздушного рабочего тела сжатого воздуха, поступающего из всех пневмоэнергетических систем модулей. На воздушной аккумуляторной емкости установлен кран слива конденсата. Для контроля давления в воздушной аккумуляторной емкости установлен манометр. Из воздушной аккумуляторной емкости рабочее тело непрерывно поступает по трубопроводу через жиклер к пневмодвигателю для вращения вала ротора электрогенератора, вырабатывающего электрическую энергию.The claimed technical effect is achieved by a hydropneumatic power generation system of wave energy, consisting of construction and pneumatic power modules of a hydraulic structure. The building module consists of a back wall resting on the bottom to receive the force of the water flow, directing it up the rear wall. The side walls rest on the bottom and are attached to the back wall. The front wall is mounted to the side walls and is located to the level of the horizontal line of the water space in order not to impede the movement of waves to the rear wall of the structure. The building modules are made of reinforced concrete and interconnected in a line along the coast of an open reservoir, the sea. Pneumatic energy modules are located and fixed inside the building modules. Each pneumatic energy module has a metal case with rectangular guide walls and a head part connected to each other. Inside the body there is a working body, consisting of a shutter having a rectangular shape, made of wood slabs impregnated with a chemical composition to give resistance to decay. On top of the sides of the valve, seals are fixed against the penetration of compressed air between the walls of the bodies and the valve, for example, from elastic tubes. Inside the body, in the lower part, there are bolt travel stops. The shutter is located at some distance from the head, forming a compression chamber. The shutter is floating on the surface of the water. There is a wave receiver in the area under the shutter. An atmospheric inlet valve and an outlet valve of the compressed air working medium are mounted in the head part of the body. The working bodies are pneumatic pumps that generate the working fluid with physical energy by the movement of waves together with a certain amount of air mass, and when the water level is below the set level, the zone for receiving waves is filled with air mass, then the movement of the waves affects the air mass, and the air mass acts on the lower surface of the gate ... The atmospheric inlet valve is open when there is no pressure in the compression chamber and when the shutter moves downward, where atmospheric air is sucked in. The exhaust valve opens from the pressure in the compression chamber, by moving the shutter upward, by the action of directed masses of waves on the shutter, passing the working medium of compressed air from the compression chamber through a pipeline into an air storage tank located on the shore for technological accumulation of the air working medium of compressed air coming from all pneumatic power systems modules. A condensate drain valve is installed on the air storage tank. A pressure gauge is installed to control the pressure in the air accumulator tank. From the air storage tank, the working fluid is continuously supplied through the pipeline through the nozzle to the pneumatic motor to rotate the rotor shaft of the electric generator that generates electrical energy.
Гидропневмоэнергетическая система оборудована электроприборами для эксплуатации сети потребителей электрической энергии. Воздушная аккумуляторная емкость покрыта по всему периметру, на некотором расстоянии от поверхности воздушной аккумуляторной емкости светопрозрачным твердым покрытием, установленным на каркасе. Лучистая энергия солнца проходит через стенки светопрозрачного твердого покрытия. Воздух, находящийся в воздушной полости нагревается и удерживается светопрозрачным твердым покрытием. Тепло через стенки воздушной аккумуляторной емкости нагревает рабочее тело, находящийся в воздушной аккумуляторной емкости. От нагрева рабочего тела в воздушной аккумуляторной емкости создается давление сжатием рабочего тела.The hydropneumatic power system is equipped with electrical appliances for the operation of the network of consumers of electrical energy. The air storage tank is covered along the entire perimeter, at some distance from the surface of the air storage tank, with a translucent hard coating installed on the frame. The radiant energy of the sun passes through the walls of the translucent hard cover. The air in the air cavity is heated and retained by a translucent hard cover. The heat through the walls of the air storage tank heats the working fluid in the air storage tank. The heating of the working medium in the air storage tank creates pressure by compressing the working medium.
На фиг.1 изображена гидропневмоэнергетическая система в составе строительных и пневмоэнергетических модулей гидротехнического сооружения в аксонометрической проекции. Показано изображение без боковой стены, где показан корпус вид сбоку в разрезе. Показано начало подхода волны. На фиг.2 изображена воздушная аккумуляторная емкость со светопрозрачным твердым покрытием, установленным на каркасе, общий вид аксонометрической проекции. На фиг.3 изображена электрическая схема производства электроэнергии. На фиг.4 изображена схема оттока волны из полости под затвором. В камере сжатия разряжением открыт атмосферный впускной клапан, куда засасывается воздух. Выпускной клапан закрыт.Вид сбоку в разрезе. На фиг.5 изображена схема поступление волны. Показано движение волны на затвор. Из камеры сжатия рабочее тело выходит через выпускной клапан. Давлением в камере сжатия атмосферный клапан закрыт.Вид сбоку в разрезе. На фиг.6 изображена гидропневмоэнергетическая система, где показана вся технологическая структура с поступлением волны, пневматическая схема, в составе воздушной аккумуляторной емкости со светопрозрачным твердым покрытием, установленным на каркасе и изображена электрическая схема производства электроэнергии.Figure 1 shows a hydropneumatic power system as part of construction and pneumatic power modules of a hydraulic structure in an axonometric projection. Shown without side wall showing body in side sectional view. The beginning of the wave approach is shown. Figure 2 shows an air storage tank with a translucent hard coating installed on the frame, a general view of an axonometric projection. Figure 3 shows an electrical diagram of power generation. Figure 4 shows a diagram of the outflow of a wave from the cavity under the gate. In the compression chamber, the atmospheric inlet valve is opened by vacuum, where air is sucked in. The outlet valve is closed. Sectional side view. Figure 5 shows a diagram of the arrival of the wave. The movement of the wave to the shutter is shown. The working fluid leaves the compression chamber through the outlet valve. The atmospheric valve is closed by the pressure in the compression chamber. Figure 6 shows a hydropneumatic power system, which shows the entire technological structure with the arrival of a wave, a pneumatic circuit, as part of an air storage tank with a translucent hard coating installed on the frame, and an electrical diagram of power generation is shown.
Гидропневмоэнергетическая система содержит строительные и пневмоэнергетические модули гидротехнического сооружения 1. Строительный модуль 2 состоит из задней стенки 3, опирающейся о дно 4 принимающей силу водного потока 5, направляющего его вверх по задней стенке 3. Боковые стенки 6 опираются о дно 4 и прикреплены к задней стенке 3. Передняя стенка 7 смонтирована к боковым стенкам 6 и расположена до уровня горизонтальной линии 8 водного пространства, для того чтобы не препятствовать движению волн до задней стенки 3 гидротехнического сооружения 1. Строительные модули 2 выполнены из железобетона и соединенные между собой в линию вдоль берега 9 открытого водоема, моря. Внутри строительных модулей 2 размещены и закреплены пневмоэнергетические модули 10. В каждом пневмоэнергетическом модуле 10 расположен металлический корпус 11 с направляющими стенками 12 прямоугольной формы и головной частью 13, соединенных между собой. Внутри корпуса 11 размещен рабочий орган, состоящий из затвора 14, имеющего прямоугольную форму, выполненного из деревоплиты пропитанной химическим составом для придания стойкости против гниения. Сверху по краям затвора 14 закреплены уплотнения 15 от проникновения сжатого воздуха между стенками 12 корпуса 11 и затвором 14, например, из эластичных трубок. Внутри корпуса 11, в нижней части, расположены ограничители 16 хода затвора 14. Затвор 14 расположен на некотором расстоянии от головной части 13, образуя камеру 17 сжатия (фиг.4, 5). Затвор 14 находятся на плаву водного потока 5. Под затвором 14 находится зона 18 приема волн. В головной части 13 корпуса 11 смонтированы атмосферный впускной клапан 19 и выпускной клапан 20 рабочего тела сжатого воздуха. Рабочие органы являются пневматическими насосами вырабатывающие рабочее тело физической энергией движением волн вместе с некоторым количеством массы воздуха. Рабочее тело сжатого воздуха из камеры 17 сжатия по трубопроводу 21, под давлением проходит в воздушную аккумуляторную емкость 22, расположенную на берегу 9 для технологического накопления воздушного рабочего тела сжатого воздуха, поступающего из всех пневмоэнергетических систем модулей 10. На воздушной аккумуляторной емкости 22 установлен кран 23 слива конденсата. Для контроля давления в воздушной аккумуляторной емкости установлен манометр 38. Из воздушной аккумуляторной емкости 22 рабочее тело непрерывно поступает по трубопроводу через жиклер 24 к пневмодвигателю 25 для вращения вала 26 ротора электрогенератора 27, вырабатывающего электрическую энергию. Гидропневмоэнергетическая система оборудована электроприборами для эксплуатации сети потребителей электрической энергии: электрогенератором 27, трехфазным выпрямителем 28, контроллером 29, инвентором 30, электрощитом 31, электросчетчиком 32 и общей сетью потребителей электрической энергии 33.The hydropneumatic power system contains building and pneumatic power modules of a hydraulic structure 1.
Воздушная аккумуляторная емкость 22 покрыта по всему периметру, на некотором расстоянии от поверхности воздушной аккумуляторной емкости 22 светопрозрачным твердым покрытием 34, установленным на каркасе 35. Лучистая энергия солнца проходит через стенки светопрозрачного твердого покрытия 34. Воздух, находящийся в воздушной полости 36 нагревается и удерживается светопрозрачным твердым покрытием 34. Тепло через стенки 37 воздушной аккумуляторной емкости 22 нагревает рабочее тело, находящийся в воздушной аккумуляторной емкости 22.The air storage container 22 is covered along the entire perimeter, at a certain distance from the surface of the air storage container 22, with a translucent
Гидропневмоэнергетическая система производит электрическую энергию следующим образом. При подходе водного потока 5 высокой волны, верхний слой задерживается передней стенкой 7. Нижний слой проходит в зону 18 приема волн до задней стенки 3, где вмещается и между боковыми стенками 6. Сила движения волны воздействует на стенки 3 и стенками 6, а продолжающее движение увеличивает объем водного потока 5, который воздействует на нижнюю поверхность затвора 14. Затвор 14 двигается вверх по направляющим стенкам 12 корпуса 11 в сторону камеры сжатия 17. Воздух, находящийся в камере сжатия 17 принимает силу водного потока 5, где происходит давление и сжатие воздуха. Когда уровень воды находится ниже установленного, зону 18 приема волн заполняется воздушная масса, тогда движение волн воздействует на воздушную массу, а воздушная масса воздействует на нижнюю поверхность затвора 14. Атмосферный впускной клапан 19 открыт при отсутствии давления в камере 17 сжатия и при движении затвора 14 вниз, тогда происходит всасывание атмосферного воздуха. Давлением воздуха в камере 17 сжатия закрывается атмосферный впускной клапан 19. От увеличения давления воздуха в камере сжатия 17 происходит его дальнейшее сжатие и образование рабочего тела. Давлением в камере 17 сжатия открывается выпускной клапан 20. Рабочее тело сжатого воздуха через выпускной клапан 20, под давлением, проходит по трубопроводу 21 в воздушную аккумуляторную емкость 22 из всех пневмоэнергетических модулей 10, где рабочее тело аккумулируется. При отходе водного потока 5 из зоны 18 приема волны, вместе с массой волны и своим весом опускается и затвор 14. В камере 17 сжатия происходит разряжение, который открывает впускной клапан 19, атмосферный воздух заполняет камеру 17 сжатия. Описанный технологический процесс происходит и в остальных пневмоэнергетических модулях 10 гидропневмоэнергетической системы. Рабочее тело из аккумуляторной емкости 22 непрерывно поступает через жиклер 24 в пневмодвигатель 25. Пневмодвигатель 25, давлением рабочего тела приводит во вращение вал 26 ротора электрогенератора 27.The hydropneumatic power system produces electrical energy as follows. When the
Произведенная электрическая энергия гидропневмоэнергетической системой производства электроэнергии волновой энергией работает следующим образом. От электрогенератора 27 электрическая энергия переменного тока по проводам передается к трехфазному выпрямителю 28. Для стабилизации напряжения в электроцепи установлен контроллер 29, который, по необходимости, обеспечит заряд электрических аккумуляторов постоянным напряжением 12 в. Питание бытовых приборов и промышленного оборудования, которые работают от переменного тока, в электроцепи, установлен инвертор 30. Инвертор 30 преобразует постоянное напряжение с 12 в, в переменное напряжение 220 в. Переменное напряжение 220 в. подается на электрощит 31, от которого электрическая энергия распределяется на внутреннее потребление и направляется в общую сеть 33 потребителей электричества. Для учета количества выработанной и потребляемой электрической энергии установлен электрический счетчик 32.The generated electrical energy by the hydropneumatic power generation system of wave energy works as follows. From the
Воздушная аккумуляторная емкость получая лучистая энергия солнца проходит через стенки светопрозрачное твердое покрытие 34. Воздух, находящийся в воздушной полости 36, нагревается и удерживается светопрозрачным твердым покрытием 34. Тепло воздушной полости 36 передается через стенки 37 воздушной аккумуляторной емкости 22, где закачено рабочее тело. От нагрева рабочее тело расширяется, увеличивается его объем и создается дополнительное давление, что используется для увеличения производства электрической энергии.The air storage tank receiving the radiant energy of the sun passes through the walls of the translucent
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020140753A RU2760341C1 (en) | 2020-12-09 | 2020-12-09 | Arzamastsev's hydro-pneumatic power system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020140753A RU2760341C1 (en) | 2020-12-09 | 2020-12-09 | Arzamastsev's hydro-pneumatic power system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2760341C1 true RU2760341C1 (en) | 2021-11-24 |
Family
ID=78719323
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020140753A RU2760341C1 (en) | 2020-12-09 | 2020-12-09 | Arzamastsev's hydro-pneumatic power system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2760341C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58174168A (en) * | 1982-04-07 | 1983-10-13 | Saburo To | Generator driven by wave force |
GB2161544A (en) * | 1984-07-10 | 1986-01-15 | Tohoku Electric Power Co | Wave power generating apparatus of air-circulating type |
RU2006661C1 (en) * | 1990-04-24 | 1994-01-30 | Анатолий Георгиевич Судиловский | Tidal power plant |
GB2503490A (en) * | 2012-06-28 | 2014-01-01 | Israel Ortiz | Sea wave power converter |
WO2018071963A1 (en) * | 2016-10-17 | 2018-04-26 | Wave Swell Energy Limited | Apparatus and method for extracting energy from a fluid |
-
2020
- 2020-12-09 RU RU2020140753A patent/RU2760341C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58174168A (en) * | 1982-04-07 | 1983-10-13 | Saburo To | Generator driven by wave force |
GB2161544A (en) * | 1984-07-10 | 1986-01-15 | Tohoku Electric Power Co | Wave power generating apparatus of air-circulating type |
RU2006661C1 (en) * | 1990-04-24 | 1994-01-30 | Анатолий Георгиевич Судиловский | Tidal power plant |
GB2503490A (en) * | 2012-06-28 | 2014-01-01 | Israel Ortiz | Sea wave power converter |
WO2018071963A1 (en) * | 2016-10-17 | 2018-04-26 | Wave Swell Energy Limited | Apparatus and method for extracting energy from a fluid |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7834474B2 (en) | Wave power energy generation apparatus | |
US4311011A (en) | Solar-wind energy conversion system | |
US7804182B2 (en) | System and process for generating hydroelectric power | |
CA2944428C (en) | Hydrogen gas generating system | |
CN105019397B (en) | A kind of wind and SEA LEVEL VARIATION is utilized to carry out the Novel revetment structure generated electricity | |
CN101218121A (en) | Utility scale method and apparatus to convert low temperature thermal energy to electricity | |
WO2006085782A1 (en) | Re-circulating water in close-looped hydropower system | |
WO2010049708A2 (en) | Improved apparatus for generating power from wave energy | |
JP2023533746A (en) | FFWN Clean Energy Power Plant | |
CN109372682A (en) | A kind of automatic drain system and method suitable for floating wave energy generating set | |
RU2760341C1 (en) | Arzamastsev's hydro-pneumatic power system | |
JP2016517923A (en) | Submersible hydroelectric generator device and method for draining water from such device | |
US4013379A (en) | Wave-powered pneumatic system for power generation | |
CN103527391A (en) | Ocean wave power generation system | |
US20200392934A1 (en) | Effective Wave Power Plant for Production of Clean Electricity or Clean Water from the Waves or a Combined System | |
CN205663564U (en) | Reciprocating pump formula wave -power generation device | |
CN105134474B (en) | A kind of hydroenergy storage station | |
CN115059603A (en) | Heat storage constant pressure compressed air energy storage system for tunnel inclined shaft | |
WO2006102694A1 (en) | Wave power converter | |
RU2005199C1 (en) | Vacuum hydroelectric station | |
Borrás-Formoso et al. | Performance and Theoretical cycle of a wave oscillating water column converter with Differential Pressure Storage Tanks | |
CN209875366U (en) | Integrated system for comprehensive utilization of multiple energy sources based on sea wave energy | |
CN102494417A (en) | Water feeding device for solar water heater | |
Borrás-Formoso et al. | Proposed improvements in wave energy converter of oscillating water column (WEC-OWC) | |
WO2016079657A1 (en) | Hydroelectricity and compressed-air power plant system |