УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЭНЕРГИИ ИЗ МОРСКИХ ТЕЧЕНИЙ
DEVICE FOR POWER GENERATION FROM SEA CURRENTS

Изобретение относится к области морской гидротехники и предназначено для преобразования энергии морских течений (приливов, отливов) в электрическую энергию.
Известна приливная электростанция (патент РФ №2361038, опубл. 10.07.2009), содержащая корпус с открытым входом и выходом установленных на вертикальных валах вращения, связанных с электрогенераторами гидротурбин в виде барабанов, на наружных поверхностях которых закреплены лопасти, вертикальные щиты, установленные на входе и выходе корпуса и направляющие приливной поток на лопасти гидротурбин с обеспечением их вращения. Представляющий гидротурбину барабан состоит из соединенных основаниями двух конусов, на наружных поверхностях которых по винтовой линии прикреплены лопасти таким образом, что начало каждой лопасти на нижней вершине конуса барабана смещено по ходу его вращения относительно конца лопасти на второй верхней вершине барабана на 1-2 шага лопастей, причем на нижней конусной части барабана лопасти имеют форму вращения в виде цилиндра, а в верхней части барабана лопасти повторяют при вращении форму конуса, увеличенную на двойную величину лопасти, причем на нижней конусной части барабана, которая составляет 1/3 всей высоты барабана, количество лопастей больше в два раза, а ширина проходного отверстия между барабанами в нижней части равна двойному размеру лопасти в месте соединения оснований конусов барабана, кроме того, поворотные вертикальные штанги приливных щитов установлены от продольной оси симметрии корпуса по обе стороны на расстоянии, не большем диаметра вращения нижней части барабана, а отливных щитов - от бокового борта корпуса на расстоянии, равном радиусу вращения нижней части барабана.
Недостатком аналога являются сложные условия эксплуатации, связанные с ремонтом и заменой оборудования, так как гидротурбина в виде барабанов, на которых закреплены лопасти и вертикальные щиты, направляющие приливной поток, имеет более сложный доступ при ремонте. Оборудование в свою очередь подвергается внешним, не всегда благоприятным, морским условиям и более подвержено коррозии.
Известно устройство для использования энергии движения (патент Норвегии №151479, F03B 13/12, 1985), включающее наплавную цилиндрическую опору-оболочку, установленную на морском шельфе так, что ее свободный верхний расширенный конический участок цилиндра размещен на поверхности, а нижний крепится при помощи якорей к дну моря, к цилиндру с заглублением под уровень моря с разных сторон по боковой поверхности прикреплены два отрезка трубы системы трубопроводов, в верхней части которых установлены гидрогенераторы.
Основной недостаток этого устройства состоит в том, что оно не может работать при отливах.
Предлагаемое устройство для извлечения энергии из морских течений устраняет этот недостаток, так как оно работает как при приливах, так и при отливах.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, состоит в снижении стоимости производимой электроэнергии, уменьшении эксплуатационных проблем и увеличении эффективности благодаря использованию полного цикла прилива и отлива.
Для достижения указанного технического результата в устройстве для извлечения энергии из морских течений, включающем несколько цилиндрических опор-оболочек, размещенных на морском шельфе, систему подводящих и отводящих трубопроводов, гидрогенераторы, причем цилиндрические опоры-оболочки установлены в ряд с зазором для прохода воды по линии, перпендикулярной к направлению приливных и отливных течений, полость цилиндрической опоры-оболочки разделена по вертикали перегородками на несколько ярусов, например на 2 и более, для размещения трубопроводов и гидрогенераторов, подводящий трубопровод проходит по диагонали перпендикулярно, а отводящий трубопровод - по диагонали параллельно линии установки цилиндрических опор-оболочек, концы этих трубопроводов сообщаются с морем, а гидрогенераторы размещены на отводящих трубопроводах.
Отличительными признаками предлагаемого устройства от указанного выше, наиболее близкого к нему, являются установление цилиндрических опор-оболочек в ряд с зазором для прохода воды по линии, перпендикулярной к направлению приливных и отливных течений, разделение полости цилиндрических опор-оболочек по вертикали перегородками на несколько ярусов для размещения трубопроводов и гидрогенераторов, прохождение подводящего трубопровода по диагонали перпендикулярно, а отводящего трубопровода по диагонали параллельно линии установки цилиндрических опор-оболочек и сообщение концов этих трубопроводов с морем, размещение гидрогенераторов на отводящих трубопроводах.
Благодаря наличию этих признаков применение данного устройства позволяет максимально упростить условия эксплуатации при автоматическом переходе (без участия оператора) от режима прилива к режиму отлива, осмотра, ремонта и замены оборудования, которое размещено в закрытом помещении и не подвержено внешним, не всегда благоприятным, морским условиям, которые способствуют коррозии металла оборудования.
Предлагаемое устройство для извлечения энергии из морских течений иллюстрируется чертежами.
На фиг.1 показан внешний вид устройства для извлечения энергии из морских течений (приливов и отливов), план, на фиг.2 - продольный разрез этого устройства.
Устройство для извлечения энергии из морских течений включает несколько цилиндрических опор-оболочек 1, размещенных на морском шельфе в море 2 вдали от береговой линии 3. Цилиндрические опоры-оболочки 1 установлены в ряд с зазором для прохода воды по линии, перпендикулярной к направлению приливных 4 и отливных 5 течений. Полость цилиндрической опоры-оболочки 1 разделена по вертикали перегородками 6 на несколько ярусов для размещения подводящих трубопроводов 7 с задвижками 8 и отводящих трубопроводов 9 с задвижками 10. Гидрогенераторы 11 размещены на отводящих трубопроводах 9. Подводящий трубопровод 7 проходит по диагонали перпендикулярно, а отводящий трубопровод 9 - по диагонали параллельно линии установки цилиндрических опор-оболочек. Концы подводящих 12 и отводящих 13 трубопроводов сообщаются с морем 2. Между ярусами установлены лестничные марши 14, соединяющие проемы 15 в перегородках для прохода обслуживающего персонала, а для монтажа и демонтажа оборудования в перегородках выполнены проемы 16.
Работа устройства для извлечения энергии из морских течений осуществляется следующим образом.
Работа основана на теории обтекания круглых цилиндрических опор-оболочек 1 реальным потоком жидкости. Давления, возникающие по контуру круглых цилиндрических опор-оболочек 1, обтекаемых потоком, ось которых установлена в вертикальной плоскости, распределены неравномерно. Приливная волна создает напор над верхними отверстиями подводящих 7 и отводящих 9 трубопроводов, поток проходит через гидрогенераторы 11 и выходит через нижние отверстия. Скорость течения потока вращает лопасти гидротурбины 11, и генератор вырабатывает электроэнергию.
Задвижки 8 и 10 на подводящих 7 и отводящих 9 трубопроводах в период работы предлагаемого устройства открыты и закрываются только в период технического осмотра и ремонта оборудования. Это положение связано с тем, что высокое значение вакуума на выходе отводящего 9 трубопровода будет подсасывать поток из верхнего и нижнего участков подводящего 7 трубопровода. Симметрия данного устройства по линии установки цилиндрических опор-оболочек 1 позволяет эксплуатацию его как в режиме прилива, так и в режиме отлива. Разница состоит только в том, что в режиме прилива имеет место высокая вода, а в режиме отлива - низкая вода. Исходя из этого положения достаточно описать только один режим работы устройства, например режим прилива 4. Вода поступает через входные отверстия подводящего 7 трубопровода и входит в отверстия отводящего 9 трубопровода, набегает на лопасти гидрогенератора 11, далее поступает в зону повышенных скоростей между цилиндрическими опорами-оболочками 1, и гидрогенератор 11 преобразует кинетическую энергию потока в электрическую энергию.
При режиме отлива 5 процесс повторяется, но с противоположного натекания потока на цилиндрические опоры-оболочки 1.
Таким образом, предлагаемое устройство надежно в эксплуатации и экономически целесообразно, так как обеспечивает бесперебойное преобразование кинетической энергии в электрическую энергию за счет извлечения энергии из морских течений.