насос подъема воды для морской прибойно-волновой гидроэлектростанции

Формула изобретения

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, отличающийся тем, что 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.

Описание изобретения к патенту

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.

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_k, под действием собственной силы тяжести открытым широким концом с диаметром D будет погружаться в воду со скоростью V₁, пропуская воду через себя, то на узком верхнем конце с диаметром d скорость V₂ истечения воды из конуса будет больше скорости V₁ на величину А, равную

A=V₂-V₁ .

Значение А - величина переменная и зависит от высоты конуса L, скорости движения конуса V₁, и его конусности К, определяемой как:

.

Так как V₂ больше, чем V ₁, то на верхнем выходе из конуса, вода фонтанирует, поднимаясь на некоторую высоту Н выше уровня океана.

В идеальном случае произведение массы фонтанирующей воды m_в на высоту Н есть выражение величины работы произведенной кинетической энергией падения конуса массой m_k на некоторую глубину h.

Т.е. m_в·H=m_k·h.

Если такой конус непрерывно поднимать и опускать в воду с некоторой скоростью V₁, 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.