Волновая установка для защиты побережья от штормов с одновременным производством электроэнергии

Волновая установка для защиты побережья от штормов с одновременным производством электроэнергии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям для выработки электроэнергии и одновременной защиты побережья от штормов.

Известен гидрокомплекс, содержащий несущую железобетонную конструкцию в виде опорного сотового бона и плавательное средство в виде шарнирного дебаркадера с размещенным на нем генератором с турбинами, связанные между собой конструкцией в виде аппарели. Дебаркадер выполнен в виде треугольной или многогранной призмы, представляющей собой закрытый объем с расположенными в нем открытыми сообщающимися полостями, выполняющими функцию пневмогенераторов. Турбины генератора сообщены с открытой полостью дебаркадера входными и выходными воздуховодами. Изобретение позволяет одновременно с использованием волнового прибоя для выработки электроэнергии осуществлять защиту, в частности, побережья от штормов (RU 2306385, кл. Е02В 9/00, опубликовано 20.09.2006).

Известен комплекс комбинированного производства электроэнергии с функциями защитного сооружения береговой черты от штормового воздействия, представляющий собой несущую платформу, состоящую из сотовых опорных бонов, состыкованных между собой и расположенных вдоль побережья. Также он содержит волновую станцию в виде шарнирного дебаркадера с размещенным на нем генератором и связанного с платформой направляющей конструкцией в виде аппарели и генерирующую станцию, смонтированную на платформе. На этой платформе закреплено крыло в виде спойлера, служащее опорной консолью, на которой размещены солнечные батареи и ветровые генераторы, объединенные в единую энергосеть, включая генераторы волновой станции и мощности генерирующей станции (RU 72984, кл. Е02В 7/02, опубликовано 10.05.2008).

В названных комплексах волновая станция в виде шарнирного дебаркадера предназначена для преобразования энергии волнового прибоя в электроэнергию. Наряду с этим она является динамическим деформатором волны, так как создает эффект интерференции падающей и отраженной волны, то есть способствует образованию стоячей волны (равномерное колебание масс воды).

Шарнирный дебаркадер под воздействием штормового прибоя перемещается вдоль аппарели под углом, обозначенным направлением аппарели. Таким образом, колебание масс воды во время прибоя раскачивает дебаркадер и является источником механической энергии, преобразующейся генераторами волновой станции в электрическую.

Существенным недостатком указанных конструкций является то, что они расположены на опорных сотовых бонах, которые являются объемными конструкциями не проточными для воды и при формировании защитной линии вдоль берега образуют фактически монолитные защитные дамбы, дорогие и сложные в производстве.

Кроме того, размещение волновых станций, предназначенных для преобразования энергии волнового прибоя в электроэнергию, в одну линию вдоль побережья крайне неэффективно.

Задачей изобретения является более эффективная защита побережья от штормов с использованием известных систем преобразования энергии морских волн в электроэнергию.

Названная задача обеспечена техническим результатом, направленным на существенное сокращение издержек на строительство волновых энергетических защитных комплексов, более эффективное преобразование энергии волн в полезную работу (электроэнергию), а также повышение надежности работы установки.

Технический результат достигнут в изобретении с помощью следующих признаков.

Волновая энергетическая установка содержит по меньшей мере одну линию опор в виде ряда свай, соединенных между собой несущей балкой, на которой установлены средства преобразования энергии волн в электроэнергию.

Указанные сваи могут быть выполнены погружными в грунт или иметь основания.

Согласно одному из вариантов изобретения установка содержит одну линию опор, а несущая балка соединена по меньшей мере с одной дополнительной опорой посредством связующей балки, расположенной перпендикулярно несущей балке.

Согласно другому варианту изобретения установка включает несколько, расположенных на заданном расстоянии друг от друга, линий опор, соединенных между собой связующими балками.

Преимущественно несущие и связующие балки выполнены в виде ферм.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 схематично изображен вариант установки с одной линией опор; на фиг. 2 - установка, состоящая из нескольких, расположенных друг за другом, линий опор.

Изображенная на фиг. 1 волновая энергетическая установка включает расположенную вдоль побережья линию опор «А» в виде ряда свай 1.1, соединенных между собой над поверхностью воды несущей балкой 2, на которой установлены в ряд по меньшей мере два средства 3 преобразования энергии волн в электроэнергию, каждое из которых соединено с несущей балкой 2 посредством аппарели 4.

Для повышения устойчивости волновой установки предусмотрена дополнительная опора в виде сваи 1.4, соединенной с несущей балкой 2 связующей балкой 5, которая расположена перпендикулярно балке 2 и жестко соединена с ней.

Более эффективной в плане защиты побережья от шторма и выработки электроэнергии является комплексная волновая установка, изображенная на фиг.2. Она состоит из нескольких, например, трех линий опор «А», «Б» и «В», каждая из которых выполнена в виде ряда свай 1.1; 1.2 и 1.3. Указанные линии опор расположены на заданном расстоянии друг относительно друга, а их несущие балки 2 соединены со связующими балками 6 с образованием сегментных участков установки. Кроме того, связующие балки 6 предназначены для передачи изгибающего момента на сваи 1.1; 1.2 и 1.3 и приданию устойчивости всей конструкции.

Ряд таких устройств, следующих одно за другим на расчетном расстоянии друг от друга, могут эффективно гасить волну последовательно сокращая силу шторма, одновременно позволяя наиболее эффективно извлекать энергию движения волн.

Несущие балки 2 и связующие балки 6 преимущественно выполнены в виде ферм, а сваи 1.1; 1.2 и 1.3 могут быть выполнены погружными в грунт или иметь основания в виде опорных пяток 7. Также балки 2 и 6 могут быть выполнены в виде консолей или двутавровых балок, а названные сваи могут быть комбинированного исполнения с элементами связи с грунтовым основанием дна в виде обсадных, набивных и врезных консолей.

Устройства для преобразования энергии волн в электроэнергию могут быть выполнены аналогично подобным устройствам, описанным в патенте RU 2306385 или в виде иных разновидностей волновых энергетических устройств, имеющих рабочий орган в виде плавучего средства, предназначенного для отбора энергии волн и передачи этой энергии на систему преобразования энергии, генератор, основанные на принципе использования колебаний масс воды в точке стабилизированного тела, например, описанный в патенте RU 2410489.

Количество линий опор с устройствами для преобразования волновой энергии в электроэнергию в каждом сегменте защитной волновой энергетической установки определяется при проектировании установки исходя из расчетных показателей энергетического потенциала моря и иных условий, в том числе степени защищенности пространства за этой установкой. Таких линий опор может быть одна и более.

Сегменты защитной волновой энергетической установки устанавливают на расчетном удалении от берега в море на заданной глубине и стыкуют между собой. Линии, состоящие из расположенных вдоль побережья пристыкованных друг к другу сегментов, образуют защитную энергетическую дамбу.

Энергетическая дамба представляет собой экологически чистый объект, т.к. оборудование, рассеивающее энергию волн и частично преобразующее ее в электроэнергию, расположено на свайном основании и является абсолютно проточной конструкцией.

Такая конструкция эффективно и надежно защищает прибрежную зону от штормового воздействия любой интенсивности, но в отличие от традиционных защитных гидротехнических сооружений, не мешает миграции биоресурсов моря, не создает проблем с заиливанием заволноломного пространства, пропускает сезонные течения, что способствует самоочищению прибрежных вод.

1. Волновая энергетическая установка, содержащая по меньшей мере одну линию опор в виде ряда свай, соединенных между собой несущей балкой, на которой установлены средства преобразования энергии волн в электроэнергию.

2. Установка по п.1, которая содержит одну линию опор, а несущая балка соединена по меньшей мере с одной дополнительной опорой посредством связующей балки, расположенной перпендикулярно несущей балке.

3. Установка по п.1, которая включает несколько расположенных на заданном расстоянии друг от друга линий опор, соединенных между собой связующими балками.

4. Установка по любому из пп. 1-3, в которой несущие и связующие балки выполнены в виде ферм.

5. Установка по п.1, в которой сваи выполнены погружными в грунт.

6. Установка по п.1, в которой сваи выполнены с опорными основаниями.