НАСОС ПОДЪЕМА ВОДЫ ДЛЯ МОРСКОЙ ПРИБОЙНО-ВОЛНОВОЙ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
WATER LIFTING PUMP FOR MARINE SURF WAVE HYDRAULIC POWER PLANT

Изобретение относится к области морской гидроэнергетики и может быть использовано для построения гидроэлектростанции, использующей энергию прибойной волны.
Известны различные типы и конструкции гидроэлектростанций, использующих энергию прибойной волны, как непосредственно приводящей в движение рабочий вал генератора тока (см. SU 802450; 07.02.1981; F03B 13/12), так и для подъема различными насосами (качалками) морской воды в резервуары-водохранилища (см. SU 1437476 А1, 15.11.1988, Е02В 9/08), из которых поднятая выше уровня океана и накопленная вода подается на лопасти рабочей турбины. К недостаткам таких гидроэлектростанций следует отнести неизбежность больших капиталовложений по оборудованию береговой линии, строительству и установке пандусов для подъема и накопления воды (см. SU 783406, 30.11.1980, Е02В 9/08), создание каналов или тоннелей для подвода воды.
Из уровня техники известен насос подъема воды для морской прибойно-волновой гидроэлектростанции, содержащий понтон-поплавок и полый усеченный конус с нижней широкой заборной и верхней узкой подающей частью, переходящей в вертикально вверх направленную трубу и жестко прикрепленный к понтону-поплавку с возможностью возвратно поступательного движения вверх-вниз под воздействием прибойной волны (см. RU 59940 U1, 10.01.2007, F03B 13/12). К недостаткам данного насоса следует отнести наличие сопряженных деталей и низкую эффективность работы.
Задачей изобретения является устранение указанных выше недостатков.
Задача изобретения достигается за счет того, что насос подъема воды для морской прибойно-волновой гидроэлектростанции, содержащий понтон-поплавок и полый усеченный конус с нижней широкой заборной и верхней узкой подающей частью, переходящей в вертикально вверх направленную трубу и жестко прикрепленный к понтону-поплавку с возможностью возвратно поступательного движения вверх-вниз под воздействием прибойной волны, согласно изобретению насос снабжен системой полых усеченных конусов с внутренней конусностью от 0,025 до 0,01, образующих единую жесткую конструкцию и стационарно закрепленными и предварительно наполненными водой емкостями, в каждой из которых опущен подвижный, жестко не связанный с корпусом емкости конус с возможностью переброса воды вверх в последующую соседнюю вышерасположенную емкость, причем в первой емкости верхний край расположен на уровне воды с возможностью постоянного наполнения движением прибойной волны, а каждый из конусов оборудован разделительным обратным клапаном, установленным на переходе от конуса к трубе.
На фиг.1 изображен рабочий орган насоса - полный конус.
На фиг.2 показана принципиальная схема построения насоса.
k
1
2
1
Для подъема воды и направления ее на рабочее колесо гидротурбины предлагается насос, принцип действия которого основан на том, что если полный усеченный конус 2, фиг.1, обладающий реальной массой m, под действием собственной силы тяжести открытым широким концом с диаметром D будет погружаться в воду со скоростью V, пропуская воду через себя, то на узком верхнем конце с диаметром d скорость V истечения воды из конуса будет больше скорости V на величину А, равную
2
1
A=V-V.
1
Значение А - величина переменная и зависит от высоты конуса L, скорости движения конуса V, и его конусности К, определяемой как:
.
2
1
Так как V больше, чем V, то на верхнем выходе из конуса, вода фонтанирует, поднимаясь на некоторую высоту Н выше уровня океана.
в
k
В идеальном случае произведение массы фонтанирующей воды m на высоту Н есть выражение величины работы произведенной кинетической энергией падения конуса массой m на некоторую глубину h.
в
k
Т.е. m·H=m·h.
1
Если такой конус непрерывно поднимать и опускать в воду с некоторой скоростью V, то он начнет поднимать воду, как любой поршневой насос. Для повышения эффективности действия такого насоса на переходе от верхнего конца конуса 2 к трубе поставлен обратный клапан 5, фиг.1.
Конструктивно насос представляет собой систему неподвижных, фиг.2, стационарно закрепленных и предварительно наполненных водой ряд емкостей 1. В ряду емкостей 1, в первой емкости 1 верхний край находится на уровне океана и емкость 1 постоянно наполняется движением прибойной волны. В каждую из емкостей 1 опущен подвижный, жестко не связанный с корпусом емкости 1 полый конус 2 широким концом вниз, а верхний, узкий конец с вертикальной трубой, находится на уровне верхнего бьефа емкости или несколько выше его.
Все конуса 2 жестко связаны с несущей штангой 3, которая, в свою очередь, опирается на понтон - поплавок 4, совершающий возвратно-поступательное движение вверх-вниз под воздействием прибойной волны, обеспечивая тем самым движение всех конусов 2 вверх-вниз относительно неподвижных корпусов емкостей 1. При этом при движении конусов 2 вниз, происходит фонтанирование воды из узких концов конусов 2 и переброс ее вверх, в последующую соседнюю, вышерасположенную емкость 1. Из последней, верхней, емкости 1 вода самотеком подается в аккумулирующий воду резервуар, откуда она сбрасывается на рабочий орган гидротурбины.
Наибольший эффект фонтанирования достигается при высоте конуса 2 от 1 до 3 метров и конусности от 0,025 до 0,01.
В отличие от существующих конструкций насосов аналогичного назначения, предложенная конструкция крайне проста, не имеет, как существующие насосы, точно сопряженных деталей типа цилиндр-поршень и втулка-вал.