НАПЛАВНОЕ ЗДАНИЕ ВОЛНОВОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
FLOATING BUILDING OF WAVE-ACTIVATED POWER PLANT

Изобретение относится к гидротехническому строительству и к гидроэнергетике и может быть использовано для получения электрической энергии из энергии ветровых волн, а так же для строительства отсекающей бассейн от моря плотины приливно-волновой электростанции.
Известно выбранное в качестве прототипа наплавное здание волновой электростанции, включающее плавучий массив, установленный на дно акватории (на подводное основание), имеющий внутреннюю камеру, частично заполненную водой, герметично соединенную пневматически с энергетической установкой, преобразующей энергию воздушного потока, возникающего за счет осцилляции водного столба в камере, в электрическую энергию, при этом внутренняя камера соединена с акваторией двумя противоположными друг другу отверстиями, полностью расположенными ниже отметки наименьшего уровня воды в акватории и образующими в камере сквозной канал. (патентный документ RU 105948 (U1) (Д1), опубл. 27.06.2011).
Недостаток решения состоит в отсутствии возможности соединения сквозного канала в наплавном здании волновой электростанции с водоводом наплавного здания приливной электростанции и пропуска расхода воды, необходимого для работы гидросилового оборудования приливной электростанции, что существенно сужает область его применимости при использовании в качестве элемента отсекающей бассейн от моря плотины приливно-волновой электростанции.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение возможности последовательного соединения сквозного канала наплавного здания волновой электростанции и водовода наплавного здания приливной электростанции и обеспечение пропуска расхода воды, необходимого для работы гидросилового оборудования приливной электростанции.
Объектом изобретения является наплавное здание волновой электростанции, включающее плавучий (наплавной) массив-гигант, установленный на дно акватории (на подводное основание), имеющий внутреннюю камеру, частично заполненную водой, герметично соединенную пневматически с энергетической установкой, преобразующей энергию воздушного потока, возникающего за счет осцилляции водного столба в камере, в электрическую энергию, отличающееся тем, что конструктивные характеристики (размеры поперечного сечения, гидравлическое сопротивление и т.п.) сквозного канала обеспечивают возможность соединения его с водоводом наплавного здания приливной электростанции и пропуска расхода воды, необходимого для работы гидросилового оборудования приливной электростанции.
Использование предлагаемого устройства позволяет выполнить последовательное соединение наплавного здания волновой и наплавного здания приливной электростанции.
Наплавное здание волновой электростанции имеет развитие, состоящее в том, что внутренняя камера разделена на два или более отсеков до уровня ниже наименьшей высотной отметки границы "вода-воздух", но не ниже высотной отметки верха отверстия, соединяющего внутреннюю камеру с акваторией, а каждый из отсеков имеет пневматическое соединение с энергетической установкой. Это позволяет увеличить выработку электроэнергии в условиях малых длинн волн.
Наплавное здание волновой электростанции имеет второе развитие, состоящее в том, что отверстия, соединяющие камеру с акваторией перекрыты затворами. Это позволяет обеспечить собственную (без понтонов) плавучесть наплавного здания волновой электростанции, необходимую для его вывода из дока и транспортировки к месту установки на дно акватории, повысить выработку электроэнергии из энергии ветровых волн за счет закрытия отверстия со стороны защищенной акватории и возможности изменять размеры отверстия, соединяющего камеру с акваторией при использовании многоярусных затворов, а так же использовать наплавные здания волновой электростанции для строительства отсекающей бассейн от моря плотины приливно-волновой электростанции. В этом случае существенно более дорогие здания приливной электростанции не входят в напорный фронт отсекающей плотины, что позволяет значительно снизить минимальный уровень первоначальных капиталовложений для начала эффективного преобразования энергии приливных волн в электроэнергию.
Наплавное здание волновой электростанции имеет третье развитие, состоящее в том, что отверстия, соединяющие внутреннюю камеру с акваторией перекрыты сороудерживающими решетками. Это позволяет избежать засорения внутренней камеры льдом, наносами, водорослями и прочими посторонними предметами и материалами.
Наплавное здание волновой электростанции имеет четвертое развитие, состоящее в том, что отверстие, соединяющее внутреннюю камеру с защищенной акваторией перекрыто затвором, а отверстие, соединяющее внутреннюю камеру с незащищенной акваторией перекрыто сороудерживающей решеткой. Это позволяет сочетать возможность увеличения выработки электроэнергии с возможностью защиты внутренней камеры от засорения.
Наплавное здание волновой электростанции имеет пятое развитие, состоящее в том, что в одном плавучем (наплавном) массиве-гиганте, установленном на дно акватории, содержится две или более внутренних камер, соединенных с акваторией и энергетическими установками, а между собой разделенных бычками плавучего массива-гиганта. Это позволяет повысить технологичность изготовления наплавного здания волновой электростанции и строительства отсекающей бассейн от моря плотины приливно-волновой электростанции, в состав которой входит наплавное здание волновой электростанции, за счет укрупнения монтажных единиц.
Таким образом, использование предложенного технического решения позволяет обеспечить достижение новых технических результатов по сравнению с прототипом. Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемыми техническими результатами приведена в таблице 1 (см. стр.5).
Сущность предлагаемого устройства и принцип его действия поясняются чертежами:
- на фиг.1 представлен поперечный разрез наплавного здания волновой электростанции;
- на фиг.2 представлен поперечный разрез наплавного здания волновой электростанции, отверстия, соединяющие камеру с акваторией, которого перекрываются затворами;
- на фиг.3 представлен продольный разрез наплавного здания волновой электростанции;
- на фиг.4 представлена схема приливно-волновой элекростанции, отсекающая плотина которой состоит из наплавных зданий волновой электростанции и глухих блоков плотины, а наплавные здания приливной электростанции и наплавные рыбоходы пристыкованы к отсекающей плотине (к сквозным каналам в зданиях волновой электростанции) со стороны защищенной акватории;
- на фиг.5 представлен поперечный (вдоль потока воды) разрез по состыкованным наплавным зданиям волновой, внутренние камеры которой разделены на отсеки, а отверстия, соединяющие камеру с акваторией перекрыты сороудерживающими решетками, и приливной электростанций.
Наплавное здание волновой электростанции содержит (фиг.1 и 2) плавучий массив-гигант (1), установленный на дно акватории, имеющий внутреннюю камеру (2), соединенную с акваторией двумя отверстиями (3), при необходимости перекрываемыми затворами (4), и соединенную с пневматической волновой энергетической установкой (5) отверстием (6).
Работа устройства основана на использовании энергии осциллирующего (за счет волнения) водного столба, создающего переменное давление воздуха в камере и, как следствие периодическое движение этого воздуха через турбину, кинематически соединенную с электрогенератором.
Возможность осуществления заявляемого изобретения показана следующим примером.
Пример №1. Строительство приливно-волновой электростанции (см. фиг.4 и 5)
Для отсекающих плотин промышленных приливных электростанций характерны весьма значительные протяженности, достигающие 30 км и более. Выработка электроэнергии реализуется дорогостоящим гидросиловым оборудованием, установленным в зданиях приливной электростанции, которые будучи даже ненасыщенными технологическим оборудованием имеют стоимость в 4-8 раз превышающую стоимость блоков глухой плотины. В свою очередь блоки глухой плотины лишь незначительно дешевле (в 1.3-1.5 раза) наплавных зданий волновой электростанции в связи с простотой конструкции последних. Таким образом рационально исключить дорогие здания приливной электростанции из напорного фронта сооружения, заменив их наплавными зданиями волновой электростанции. При этом обеспечивается поэтапное устойчивое освоение мощностей (т.к. для начала работы волновой электростанции не требуется перекрытие створа) и существенное снижение минимального уровня первоначальных инвестиций в строительство.
Строительство приливно-волновой электростанции производят следующим образом. Сначала (в течение, возможно, нескольких десятилетий) возводят отсекающую плотину из наплавных зданий волновой электростанции (7), затем производят строительство судопропускного сооружения (8), через которое впоследствии последовательно (в соответствии с доступными производственными мощностями и финансовыми возможностями) проводят в защищенную часть акватории (9) наплавные здания приливной электростанции (10), наплавные рыбоходы (11) и устанавливают их на дно акватории, стыкуя с наплавными зданиями волновой электростанции (7), соответствующими настоящему изобретению, и обеспечивающими пропуск биомассы и значительных расходов воды, необходимых для работы гидросилового оборудования (12) приливной электростанции.
Таблица 1
Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемыми техническими результатами
Новый технический результат по сравнению с прототипом
Показатели
Отличительный признак (причина улучшения показателей)
Прототипа
Объекта изобретения
1
2
3
4
1. Обеспечение возможности последовательного соединения сквозного канала наплавного здания волновой и водовода наплавного здания приливной электростанции.
Наплавное здание волновой электростанции не обеспечивает пропуск расходов воды, потребных для работы гидросилового оборудования приливной электростанции.
Наплавное здание волновой электростанции беспечивает пропуск расходов воды, потребных для работы гидросилового оборудования приливной электростанции
Конструктивные характеристики (размеры поперечного сечения, гидравлическое сопротивление и т.п.) сквозного канала обеспечивают возможность соединения его с водоводом наплавного здания приливной электростанции и пропуска расхода воды, необходимого для работы гидросилового оборудования приливной электростанции.
2. Возможность использования наплавных зданий волновой электростанции для строительства отсекающей бассейн от моря плотины приливно-волновой электростанции.