способ перемещения крупногабаритного объекта на плавучем основании

Формула изобретения

1. Способ перемещения крупногабаритного объекта на плавучем основании за счет энергии ветра, преимущественно плавучей ветроэнергетической установки с вертикальной осью вращения, отличающийся тем, что ниже поверхности воды на плавучем основании размещают, по меньшей мере, три подводные поворотные лопасти, вертикальные оси поворота которых одинаково удалены от центра плавучего основания, соединяют плавучее основание с ветротурбиной, расположенной соосно с ним, приводят его во вращение за счет взаимодействия лопастей ветротурбины с ветровыми потоками, и, по мере вращения плавучего основания, поворачивают подводные лопасти в воде вокруг вертикальных осей так, что перпендикуляры к плоскостям подводных лопастей сходятся в одной точке - мгновенном центре поворота плавучего основания, смещенном от его центра по перпендикуляру к направлению требуемого перемещения.

2. Способ перемещения по п.1, отличающийся тем, что изменяют расстояние от мгновенного центра поворота плавучего основания до центра плавучего основания.

3. Способ перемещения по п.1, отличающийся тем, что плавучее основание соединяют с ветротурбиной посредством преобразователя энергии и изменяют момент нагрузки преобразователя энергии.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области малой энергетики и может быть использовано для перемещения крупногабаритного объекта, например ветроэнергетической установки большой мощности на плавучем основании.

Известен способ перемещения крупногабаритного объекта, например ветроэнергетической установки, в котором перемещаемый объект закрепляют на дополнительном плавучем основании (несамоходном судне - барже) и буксируют основание другим судном (см., например, Macaskill A., Beatrice Windfarm Demonstrator Project / Proceedings of European Wind Energy Conference EWEC2006, Athens, Greece, 2006, а также в кн.: Перевозки грузов укрупненными местами в смешанных международных сообщениях (технология и организация) / Э.А.Гагарский, И.А.Грабарник, Х.Костов и др. - М.: Транспорт, 1980, с.46-49).

Недостатком этого решения по сравнению с предлагаемым решением является необходимость использования дополнительного плавучего основания (баржи) и судна-буксировщика.

Известен также способ перемещения крупногабаритного объекта на плавучем основании, при котором объект буксируют за плавучее основание другим судном (см., например, Zhukov G.V., Karlinsky S.L., Makarov M.V., Dynamic Analysis of Positioning and Installation of Lun-A Platform for Sakhalin-II Project / Proc 15th International Offshore and Polar Engineering Conference, ISOPE, Seoul, Korea, 2005). При этом судно-буксировщик может двигаться за счет энергии ветра.

Недостатком такого решения является необходимость использования судна-буксировщика.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, выражается в уменьшении стоимости транспортной операции за счет исключения необходимости использования судна-буксировщика.

Технический результат, который достигается при решении поставленной задачи, выражается в обеспечении возможности для крупногабаритного объекта управляемо перемещаться за счет энергии ветра.

Поставленная задача решается тем, что способ перемещения крупногабаритного объекта на плавучем основании за счет энергии ветра, преимущественно плавучей ветроэнергетической установки с вертикальной осью вращения, отличается тем, что ниже поверхности воды на плавучем основании размещают, по меньшей мере, три подводные поворотные лопасти, вертикальные оси поворота которых одинаково удалены от центра плавучего основания, соединяют плавучее основание с ветротурбиной, расположенной соосно с ним, приводят его во вращение за счет взаимодействия лопастей ветротурбины с ветровыми потоками, и, по мере вращения плавучего основания поворачивают лопасти в воде вокруг вертикальных осей так, что перпендикуляры к плоскостям лопастей сходятся в одной точке - мгновенном центре поворота плавучего основания, смещенном от его центра по перпендикуляру к направлению требуемого перемещения.

Кроме того, изменяют расстояние от мгновенного центра поворота плавучего основания до центра плавучего основания.

Кроме того, плавучее основание соединяют с ветротурбиной посредством преобразователя энергии и изменяют момент нагрузки преобразователя энергии.

Сопоставительный анализ существенных признаков предлагаемого решения с существенными признаками аналогов и прототипа свидетельствуют о его соответствии критерию «новизна».

При этом признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.

Признаки: «...ниже поверхности воды на плавучем основании на одинаковом расстоянии от его центра размещают, по меньшей мере, три подводные поворотные лопасти, вертикальные оси поворота которых одинаково удалены от центра плавучего основания...» позволяют получить своеобразную систему рулей для перемещения плавучего основания по водной поверхности.

Признаки: «...соединяют плавучее основание с ветротурбиной, расположенной соосно с ним, приводят его во вращение за счет взаимодействия лопастей ветротурбины с ветровыми потоками,...» позволяют преобразовать энергию ветра в энергию перемещения плавучего основания по водной поверхности.

Признаки: «...и, по мере вращения плавучего основания, поворачивают подводные лопасти в воде вокруг вертикальных осей так, что перпендикуляры к плоскостям лопастей сходятся в одной точке - мгновенном центре поворота плавучего основания, смещенном от его центра по перпендикуляру к направлению требуемого перемещения» позволяют получить требуемое направление перемещения оси ветротурбины и плавучего основания.

Признак «...изменяют расстояние от мгновенного центра поворота плавучего основания до центра плавучего основания» позволяет изменять скорость перемещения.

Признаки «...плавучее основание соединяют с ветротурбиной посредством преобразователя энергии и изменяют момент нагрузки преобразователя энергии» также позволяют изменять скорость перемещения.

Сущность предлагаемого решения поясняется чертежом, на котором представлена ветроэнергетическая установка в двух проекциях, с помощью которой может быть осуществлен предложенный способ.

На чертеже обозначено: 1 - центральная башня ветротурбины, 2 - палуба ветротурбины, 3 - лопасти ветротурбины, 4 - тросы, 5 - рабочее колесо преобразователя энергии, 6 - понтон ветротурбины, 7 - плавучее основание, 8 - подводные лопасти, 9 - приводы поворота подводных лопастей. Точкой O ₁ обозначен центр плавучего основания, точка О ₂ - мгновенный центр поворота.

Для осуществления предложенного способа на плавучем основании 7 на одинаковом расстоянии от его центра O₁ размещают несколько подводных лопастей 8. Плавучее основание 7 соединяют с центральной башней 1 ветротурбины, расположенной соосно с осью симметрии плавучего основания 7. За счет взаимодействия лопастей 3 ветротурбины с ветровыми потоками палуба 2 ветротурбины приводится во вращение с угловой скоростью ₁. При этом через систему тросов 4 с такой же скоростью будет вращаться рабочее колесо 5 преобразователя энергии. Поскольку корпус преобразователя энергии (не показан) через центральную башню 1 ветротурбины связан с плавучим основанием 7, то под действием крутящего момента плавучее основание 7 приводится во вращение с угловой скоростью ₂. По мере вращения плавучего основания 7 поворачивают подводные лопасти 8 посредством приводов 9 вокруг вертикальных осей так, чтобы перпендикуляры к плоскостям подводных лопастей 8 сходились в одной точке О₂ - мгновенном центре поворота плавучего основания 7, смещенном от его центра O₁ по перпендикуляру к направлению требуемого перемещения. Таким образом происходит непрерывное линейное перемещение ветроэнергетической установки в требуемом направлении из-за поворота вокруг динамически изменяющегося центра О₂ поворота, смещенного относительно оси симметрии плавучего основания 7. При необходимости изменяют расстояние от мгновенного центра О₂ поворота плавучего основания 7 до центра О₁ плавучего основания 7. Кроме того, при необходимости изменяют момент нагрузки преобразователя энергии, что приводит к изменению угловой скорости ₂ и, следовательно, изменению скорости перемещения ветроэнергетической установки.

В результате осуществления предлагаемого способа появляется возможность транспортировки крупногабаритных объектов, например ветроэнергетических установок с вертикальной осью вращения, за счет энергии ветра без применения дополнительных буксировочных судов. Кроме того, появляется возможность получать энергию ветра на глубоководных участках морей с компенсацией дрейфа плавучей ветроэнергетической установки за счет ее активного перемещения.