Группа изобретений относится к отрасли гидроэнергетики и предназначена для получения электроэнергии из энергии морских волн.

Гидроэнергетика, а именно: гидроволновая энергетика представляет собой разновидность нетрадиционной энергетики, которая базируется на использовании энергии морских волн путем превращения кинетической энергии волн в гидравлическую энергию механизмов с гидроприводом для использования в электрогенераторах для получения электроэнергии. Энергия морских волн относится к восстанавливаемым источникам энергии, есть фактически неисчерпаемой, экологически чистой, способствует сохранению окружающей среды. - [1]

Проблема получения новых видов экологически чистой энергии, которая защищала бы окружающую среду, способствовала бы ее восстановлению, является важной и нуждается в срочном решении путем разработки и внедрения новых технологий, преимущественно - ресурсосберегающих.

Существуют различные способы генерации волновой энергии, основным, чаще применяемым, есть способ использования движения большой волны вверх-вниз для создания потока воздуха или воды и направления его напора для приведения в действие турбину или плавучий буй для выработки электроэнергии. Также, в способах генерации волновой энергии часто используют гироскопы управляющего момента.

Существуют различные устройства и установки для реализации соответствующих способов получения электроэнергии из энергии морских волн. В последнее время приобретают практическое применение конструкции, которые объединяют устройства и установки для получения электроэнергии из энергии морских волн в один целостный комплекс или объект и используют такие устройства и установки как модули или секции. Эти объединенные конструкции получили название морских станций или островов.

Так, известен способ получения электроэнергии из энергии морских волн, согласно которому процесс получения электроэнергии состоит из следующих этапов: передача усилия от движения морских волн на вал вращения поворотного гироскопа за счет давления рычага и передача вращательного движения от вала гироскопа на вал якоря генератора.

Согласно известному способу процесс получения электроэнергии происходит следующим образом: вращение вала якоря генератора, который вырабатывает электроэнергию, создается приводным колесом вала ротора, который вращается двумя приводными колесами гироскопа. Вращение приводного колеса поворотного гироскопа создается за счет давления рычага, который передает усилие от морских волн на вал вращения поворотного гироскопа, (см., например, международную заявку с номером публикации DE 102009032930, МПК F03B 13/18 от 14.07.2009). - [2]

Однако данный способ сравнительно недостаточно эффективный. В его описании не дано полного представления о всей последовательности передачи и превращения энергии волн. Этот способ требует сложного оборудования и имеет сравнительно недостаточную надежность в работе.

Известен также способ получения электроэнергии из энергии морских волн, состоящий из передачи движения поплавков через цепи к первым звездочкам, которые могут вращаться как по часовой стрелке, так и против нее, потом из передачи движения через цепи ко вторым звездочкам, которые благодаря односторонним муфтам, вставленным в первые звездочки, вращаються тольки в одном направлении с перерывами, когда поплавки поднимаются вверх, дальше из передачи движения через цепи к третьим звездочкам, которые передают вращательное движение к поворотной колонне и через трансмиссию на вал электрогенератора. Так, как электроэнергию, выработанную электрогенератором, выводят с перерывами, предусмотрено использование аккумуляторной батареи для ее накопления и дальнейшего использования, (см., например, международную заявку с номером публикации US5066867, МПК F03B 13/18 от 19.11.1991).- [3]

Однако, данный способ сравнительно недостаточно эффективный, так как требует сложное оборудование, которое имеет сравнительно недостаточную надежность в работе, поскольку трансмиссия работает в условиях знакопеременных динамичных нагрузках и напряжении, и не обеспечивает долговечность системы в эксплуатации.

Также, известен способ использования энергии морских волн, который включает восприятие энергии морских волн с помощью объектов плавучести и передачу этой энергии на исполнительный механизм с помощью вертикальных штоков, закрепленных на объектах плавучести, и зубчатой передачи, где объекты плавучести, которые воспринимают энергию волн, размещают в направляющих шахтах, которые выполняют ажурными, передают энергию на исполнительный механизм с помощью зубчатых реек, которые устанавливают в коробчатые штоки с возможностью перемещения в них, и храповых шестерен, которые устанавливают на главный вал, при этом штоки располагают параллельно направляющим шахтам, вводят зубчатые рейки в зацепление с храповыми шестернями при движении объектов плавучести вверх и выводят их из зацепления при движении объектов плаву чести вниз, аккумулируя механическую энергию на линии главного вала, который размещают горизонтально с помощью маховика и передают ее через редуктор на электрогенератор, (см., например, международную заявку с номером публикации RU02221933 , МПК F03B 13/18 от 14.02.2002).- [4]

Однако данный способ сравнительно недостаточно эффективный, так как требует сложное оборудование. Способом прерывистого раскручивания маховика и разгоном главного вала исполнительного механизма сложно регулировать равномерную подачу электроэнергии потребителю. Поэтому этот способ имеет сравнительно недостаточную надежность в работе.

Известен также способ получения электроэнергии из энергии морских волн, состоящий из передачи движения волны через систему передачи силы устройства, который соединен с основным корпусом, и расположен на поверхности моря, и качается в соответствии с вертикальным движением волны, из управления амплитудой качания поплавка через средство управления качанием и средство управления поплавком для управления амплитудой его качания, из передачи силы напорному насосу для создания жидкости под высоким давлением, из передачи жидкости под высоким давлением из напорного насоса к резервуару переменной емкости на сохранение, дальше - из передачи жидкости из резервуара переменной емкости к преобразователю волновой энергии, который состоит из приводного насоса и генератора электроэнергии. Кроме того, согласно известному способу используют материал, который накапливает давление в резервуаре переменной емкости от жидкости под высоким давленим, с дальнейшим его использованием для рессор, шин, амортизационных материалов, сейсмоизоляционных материалов и прочее. Остаточную производимую генератором энергию используют для концентрации морской воды и получения минеральных веществ из нее методом электролитического синтеза, (см., например, международную заявку с номером публикации JP203185582, МПК F03B 13/22 от 19.09.2013).- [5]

Однако, данный способ сравнительно недостаточно эффективный, так как требует сложное оборудование в соответствии с задачами, которые он решает, главным образом - для получения минеральных веществ из морской воды путем превращения энергии морских волн в электроэнергию, необходимую для выполнения электролитического синтеза.

Для реализации заявленного способа известно устройство волновой энергетической установки получения электроэнергии из энергии морских волн, которое содержит винтовой преобразователь энергии, выполненный в виде лопастного винта, соединенного муфтой с валом и через повышающий редуктор с генератором, кожух, плавсредство и дополнительно содержит штангу, которая жестко закреплена к плавсредству; шток, шарнирно соединенный со штангой; стойку, в которой в подшипниках установлен вал; кронштейн, который с одной стороны прикреплен к штоку, а с другой - к стойке; концентратор потока воды с направляющими лопатками, который соединен со стойкой с помощью держателей; причем лопасти лопастного винта являются гибкими и упругими, и жестко закреплены с одной стороны на осях-спицах, (см., например, патент Украины на полезную модель № 59023, МПК F03B 13/14, F03B 13/16, F03B 13/20, F03B 13/22, от 26.04.201 1 г. ) - [6]

Однако, известное устройство установки является сравнительно недостаточно эффективным. Оно требует сложного дополнительного оборудования такого, как концентратора потока воды, а лопастной винтовой преобразователь энергии при высоких волнах имеет сравнительно недостаточную надежность в работе.

Также, известно устройство, как морская волновая электростанция, которая содержит центральный понтон, по внешнему периметру которого смонтированы основные понтоны, на которых размещены цилиндры высокого давления (ЦВД) и гидротурбина, по внешнему периметру центрального понтона соединены горизонтальными осевыми шарнирами несколько основных понтонов, на которых смонтированы ЦВД, присоединенные с одного конца до основного понтона горизонтальным осевым шарниром, параллельным осевому шарниру между центральным и основным понтоном, в средине каждого цилиндра размещен поршень в виде пространственного каркаса, в который вмонтировано поворотнолопастную гидротурбину (ПЛГТ) с углом поворота лопаток от - (D до + ©, пустотелый шток, одним концом присоединенный к поршню, выполненному в виде пространственного каркаса, на другом конце соединенный с платформой, которая находится на горизонтальном осевом шарнире, параллельном осевому шарниру ЦВД, который соединяет ее с основным понтоном, ПЛГТ и электрогенератор соединены осевым валом, который находится внутри пустотелого штока, с помощью шлицев, электрогенератор размещен на платформе, шток и осевой вал обеспечены уплотнителями и подшипниками ( см., например, патент Украины на изобретение № 92993, MFIK F03B 13/12, F03B 13/14, от 27.12.2010 г.). - [7]

Однако, известное устройство установки является сравнительно недостаточно эффективным. Для снижения порыва оборудования рабочую жидкость из цилиндров высокого давления и резервуара непосредственно подают на поворотнолопастную гидротурбину, соединенную с электрогенератором. Оборудование известного устройства является сравнительно сложным и имеет сравнительно недостаточную надежность в работе.

Для реализации заявленного способа также известна морская волновая электростанция, в которой вокруг центрального понтона по внешнему его периметру смонтировано шесть пар понтонов, ближайший к центральному - основной, а дальний - вспомогательный понтоны, центральный, основные и вспомогательные понтоны соединены между собой последовательно горизонтальными осевыми шарнирами. Упомянутая известная установка электростанции состоит из центрального понтона, в верхней части которого находится машинное отделение со смягчающим резервуаром высокого давления, гидротурбины и электрогенератора, под машинным отделением предусмотрен трюм для отработанной жидкости. По внешнему периметру центрального понтона предусмотрены попарно установленные основные понтоны и вспомогательные понтоны, связанные между собой горизонтальными осевыми шарнирами. Основные понтоны оборудованы цилиндрами высокого давления (ЦВД) с системой впускных и выпускных клапанов, эластичными трубопроводами высокого давления и вакуумными трубопроводами. Поршневые штоки ЦВД шарнирно присоединены к корпусу центрального понтона и вспомогательного понтона. Установка заякорена как минимум двумя якорями.

Предложенная установка предвидит вдвое большее количество подобных по размеру модулей, причем вся энергия, полученная от волн утилизируется в электрическую в одном машзале, который размещен на центральном понтоне. Установка ставится как минимум на два якоря для недопущения вращения центрального понтона вокруг своей оси, что позволит передавать полученную электроэнергию по подводному силовому кабелю, (см., например, патент Украины на изобретение № 87918, МПК F03B 13/24, F03B 13/14, от 25.08.2009 г. ). - [8]

Однако, данная морская волновая электростанция является сравнительно недостаточно эффективной, поскольку существует возможность вращения центральных понтонов вокруг своей оси, что составляет неудобства при ее эксплуатации и поэтому имеет сравнительно недостаточную надежность в работе.

Известна морская электрическая станция, которая содержит плавучую платформу, выполненную в виде поплавкового каркаса, например в виде полой металлической конструкции для обеспечения ее плавучести, с по меньшей мере одним монтажным модулем, который содержит електрогенератор и винтовой преобразователь энергии, выполненный в виде лопастного винта с валом, который расположен в зоне подводного течения и соединен с валом электрогенератора через передающий механизм и дополнительно обеспечен подводной платформой, которая соединена по меньшей мере одной жесткой арматурой с плавучей платформой, а лопастной винт каждого модуля размещен на опоре, нижняя часть которой установлена в паз, который выполнен на подводной платформе, верхняя часть прикреплена с помощью съемных креплений к плавучей платформе, причем подводная платформа обеспечена по меньшей мере четырьмя цепями для крепления ко дну, причем монтажные модули электрически соединены между собой. Габаритные размеры плавучей платформы таковы, чтобы обеспечить непотопляемость всей конструкции. Также габаритные размеры плавучей платформы зависят от количества монтажных модулей, предназначенных для превращения энергии потока воды в электрическую. Соответственно, если необходимо использовать электростанции большей мощности (т.е., с большим количеством монтажних (энергетических) модулей), то площадь плавучей платформы должна быть больше. При необходимости, количество монтажних модулей могут изменять путем их механического присоединения или отделения. (см., например патент Украины на полезную модель № 93412, МПК F03B 13/18, F03B 13/22, от 25.09.2014 г. ). - [9]

Однако, известная морская электрическая станция является сравнительно недостаточно эффективной, поскольку ее платформы как нижняя подводная, так и верхняя плавучая являются подвижными, что составляет недостаточные удобства при ее эксплуатации и делает невозможным использование станции как острова.

Наиболее близким к заявленному изобретению по технической сути и получаемому результату является способ получения механической энергии из энергии морских волн с последующим превращением ее в электроэнергию и/или в энергию давления среды такой, как вода или воздух, состоящий из размещения поплавка в волновом водоеме, обеспечения движения поплавка вокруг оси, параллельной оси поплавка, с переменным радиусом вращения, что обеспечивается путем скользящего перемещения торцов поплавка в направляющих элементах, которые он вращает под действием волн, дальше из осуществления кинематической связи от направляющего элемента поплавка к приемнику механической энергии через гибкую и/или зубчатую передачу с автоматической регулировкой положения поплавка вдоль радиуса вращения направляющих элементов, (см., наприкмер, патент Украины на изобретение № 121858, МПК F03B 13/18, F03B 13/22, F03B 13/20 от 10.08.2020 г. ). - [10] - ПРОТОТИП

Однако, данный способ сравнительно недостаточно эффективен. В его описании указано, что полученную механическую энергию превращают в электрическую и/или энергию давления среды такой, как вода или воздух, но не дано полного представления о всей последовательности этой передачи и превращения энергии волн от приемника механической энергии к преобразователю ее в электрическую энергию и/или энергию давления среды, что является достаточно актуальным и важным в получении экологически чистого вида энергии.

Самым близким к реализации заявленного способа является известное устройство, как волновая энергетическая станция из одной секции, которая содержит продольный поплавок, выполненный с возможностью его вращения вокруг оси, которая параллельна и внешне поплавка, близко к кругу с переменным радисом вращения под действием волн, торцы поплавка связаны через кинематическую связь с направляющими элементами, опорными элементами и по меньшей мере с одним приемником механической энергии через гибкую и/или зубчатую передачу, содержит механизм регулирования степени погружения поплавка, который скользяще связан своими торцами с направляющими элементами, которые размещены вдоль радиуса его вращения, по меньшей мере один из направляющих элементов жестко связан с ведущим колесом, которое кинематически связано с ведомым валом приемника механической энергии, механизм регулирования степени погружения поплавка выполнен в составе приемника механической энергии как блок автоматической оптимизации отбора мощности на его валу. ( см., например, патент Украины на изобретение № 121858, МПК F03B 13/18, F03B 13/22, F03B 13/20 от 10.08.2020 г. ). - [10] - ПРОТОТИП.

Однако, известное устройство установки сравнительно недостаточно эффективно. Приемник энергии волн является постоянно регулированным. Конструкция поплавка со сменным радиусом вращения под действием волн является сравнительно недостаточно надежной.

Наиболее близкой по своей технической сути и получаемому результату к реализации заявленного способа является известная волновая энергетическая станция из одной секции, которая содержит стояки, которые установлены на дне водоема и связаны через перекладину.

Перекладина размещена над волновой поверхностью воды и связана с приемником механической энергии, выполненным как электрогенератор, который через зубчато-ременную передачу связан с радиальными направляющими элементами вращательного движения поплавка. При увеличении числа секций, в зависимости от технического задания на строительство станции, их объединяют дополнительными рамами. Электрогенератор может быть выполнен и установлен в герметичном варианте. Волновую энергетическую станцию изготавливают с приближением ее конструктивных и потребительских энергетических параметров к реальным условиям эксплуатации. Ее размещают в водоеме таким бразом, чтобы поплавки занимали положение, которое ближе всего к фронту волн. Стояки размещают вертикально, перекладину - горизонтально, при этом станция из двух и более секций благодаря дополнительным рамам имеет большую стойкость. Кроме того, ее конструктивные элементы выполнены аналогичными секциями в количестве по меньшей мере двух и связаны рамой, при этом электрогенератор или компрессор могут быть выполнены общини для всех или нескольких секций. Кроме того, опорные элементы выполнены или плавучими, или как рама с возможностью установления на дне водоема, такого как море, океан, речка или озеро в мелководной части, или на стенке пирса или на борту парохода. Кроме того, опорные элементы виполнены как повязанные между собой плавучие элементы рамы, выполенные с возможностью ориентировать станцию поплавками за фронтом волн, (см., например, патент Украины на изобретение № 121858, МПК F03B 13/18, F03B 13/22, F03B 13/20, от 10.08.2020 г. ). - [10]- ПРОТОТИП

Однако, известная морская (как один из вариантов волновой) энергетическая станция сравнительно недостаточно эффективна, поскольку ее секции связаны только рамами, т.е. только системой стержней, что составляет сравнительно недостаточные удобства при ее эксплуатации.

Задачей, которую решает заявленная группа изобретений является создание сравнительно более эффективного способа получения электроэнергии из энергии морских волн путем создания непрерывного процесса накопления энергии для передачи ее потребителю.

Поставленную в изобретении техническую задачу решают тем, что в заявленном способе получения электроэнергии из энергии морских волн путем размещения поплавка в волновом водоеме, присоединения его к направляющим элементам движения, обеспечивают движение поплавку под действием волн, которое передают через кинематическую связь направляющих элементов приемнику механической энергии, согласно изобретения, дополнительно осуществляют движение поплавка под действием волн строго вертикально с отсутствием горизонтального отклонения, которое обеспечивают направляющими элементами, размещенными в боковых частях поплавка и опорных стойках, к верхней части поплавка неподвижно прикрепляют шток, который вместе с поплавком осуществляет вертикальное движение вверху-вниз, дополнительно к раме неподвижно прикрепляют корпус гидронасоса, на штоки нижнего и верхнего цилиндров которого через цепь, звездочки и натяжной механизм передают от штока поплавка вертикальное

11

ИСПРАВЛЕННЫЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 91 ) движение вверх-вниз, к нижнему и верхнему цилиндрам гидронасоса присоединяют рукава низкого и высокого давлений, при этом нижним и верхним цилиндрами гидронасоса осуществляют всасывание и накачку воды к гидроаккумулятору, при каждом движении поплавка, а именно: при движении вверх с пощью рукава низкого давления осуществляют всасывание воды в нижний цилиндр со сливного бачка и одновременно с помощью рукава высокого давления осуществляют подачу жидкости из верхнего цилиндра гидронасоса к гидроаккумулятору, при движении поплавка вниз осуществляют с помощью рукава высокого давления накачку воды из нижнего цилиндра гидронасоса к гидроаккумулятору и одновременно с помощью рукава низкого давления осуществляют всасывание воды из сливного бачка к верхнему цилиндру гидронасоса, потом жидкость из гидроаккумулятора при достижении определенной величины значения давления направляют к гидрогенератору для выработки электроэнергии, при этом отработанную жидкость из гидрогенератора направляют в сливной бачок и дальше - снова в гидронасос, обеспечивая непрерывность процесса производства электроэнергии.

Кроме того, поставленную в изобретении техническую задачу решают тем, что для получения, аккумуляции и выработки электроэнергии дополнительно используют пневмонасосы (компрессоры), пневмоаккумуляторы и пневмогенераторы.

Также, поставленную в изобретении техническую задачу решают тем, что полученную избыточную в некоторый момент энергию направляют на производство технической воды.

Кроме того, для реализации заявленного способа поставленную в изобретении техническую задачу решают тем, что в устройстве для получения электроенергии из энергии морских волн, согласно изобретения, опорные элементы выполнены в форме вертикальных направляющих опорных стоек, а поплавок дополнительно выполнен 12

ИСПРАВЛЕННЫЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 91 ) с направляющими элементами в боковых частях и с неподвижно соединенным штоком в верхней части, который входит в зацепление с цепью, натянутой между двумя звездочками - верхней и нижней, которые имеют подвижное крепление с концами штоков гидронасоса, выполенного в форме цилиндра двойного действия с поршнем и нижним, и верхним цилиндрами, причем корпус гидронасоса неподвижно закреплен на раме устройства, а на платформе устройства установлен гидроаккумулятор, выполенный в форме сосуда высокого давления, гидрогенератор и сливной бачок, при этом к верхнему и нижнему цилиндрам гидронасоса прикреплены рукава высокого и низкого давлений, которые соединяют их с гидроаккумулятором, гидрогенератором и сливным бачком.

Кроме того, поставленну в изобретении техническую задачу решают тем, что подвижное крепление звездочек с концами штоков гидронасоса выполнено в форме подшипников.

Также, поставленную в изобретении техническую задачу решают тем, что гидроаккумулятор выполнен из металлов, их сплавов и/или из композитных материалов.

Кроме того, для реализации заявленного утройства и заявленного способа поставленную в изобретении техническую задачу решают тем, что в заявленной морской энергетической станции-острове, согласно изобретения, конструктивные элементы секций дополнительно формируют по меньшей мере двухэтажный решетчатый каркас машинного отделения из стержней в форме неподвижно соединенных труб, каждый этаж которого отделен платформой, причем нижняя платформа размещена над водой и имеет отверстия для штоков поплавков, при этом на платформах установлено техническое оборудование каждой секции станции-острова, причем опорные элементы выполнены в форме вертикальных направляющих опорных стоек. Также, поставленную в изобретении техническую задачу решают тем, что направляющие опорные стойки опорных элементов выполнены в форме труб, заполненных водой.

Поставленную в изобретении техническую задачу также решают тем, что машинное отделение по периметру с внешней стороны закрыто композитными антикоррозионными материалами, а в середине машинного отделения выполнены проходы как между секциями, так и между этажами.

Кроме того, поставленную в изобретении техническую задачу решают тем, что в качестве технического оборудования секции приняты направляющие и передающие механизмы, гидро- и пневмонасосы, гидро- и пневмоаккумуляторы, гидро- и пневмогенераторы и сливные бачки.

Также, поставленную в изобретении техническую задачу решают тем, что на верхней платформе выполнены настройки для размещения зданий и сооружений различного функционального назначения, как производственного (получение технической воды), так и оздоровительного или развлекательного назначений, бассейнов, или причалов для морских судов.

Кроме того, поставленную в изобретении техническую задачу решают тем, что поплавки, конструктивные и опорные элементы в их составе выполняют из металлов, их сплавов и/или композитных материалов.

Сущность предложенного изобретения объясняется чертежами, на которых показано:

Фиг. 1 - схема устройства для получения электроэнергии из энергии морских волн.

Фиг.2 - схема крепления секций морской энергетической станции- остров а (МЭС-острова) (вид сверху).

Фиг.З - схема размещения поплавков секций морской энергетичекой станции-острова (МЭС-острова) в соответствии с вертикальным движением волны вверх-вниз.

Фиг.4 - вид фрагмента машинного отделения из секций морской энергетической станции-острова (МЭС-острова).

Заявленный способ получения электроэнергии из энергии морских волн осуществляют следующим образом.

Размещают поплавок в волновом водоеме и обеспечивают его движение под действием волн строго вертикально с помощью направляющих элементов движения, а именно: с помощью направляющих поплавка, выполненных на его боковых частях, и направляющих опорных стоек. К верхней части поплавка неподвижно прикрепляют шток, который вместе с поплавком совершает вертикальное движение вверх- вниз. Потом движение поплавка направляют через кинематическую связь цепного механизма к приемнику механической энергии - гидронасоса двойного действия. Таким образом, движение поплавка через шток, цепь и звездочки передают на шток цилиндра гидронасоса, который выполняет вертикальное движение вверх-вниз. При этом нижний и верхний цилиндры гидронасоса, корпус котрого неподвижно закреплен на раме, совершают соответственно всасывание и накачку воды к гидроакумулятору высокого давления. При каждом движении поплавка , а именно: при движении вверх с помощью рукава низкого давления совершают всысывание воды в нижний цилиндр гидронасоса со сливного бачка и одновременно с помощью рукава высокого давления совершают подачу жидкости из верхнего цилиндра гидронасоса в гидроаккумулятор. При достижении определенной величины значения давления, жидкость направляют в гидрогенератор для производства электроэнергии, при этом отработанную жидкость из гидрогенератора направляют в сливной бачок и дальше - снова в гидронасос, обеспечивая непрерывность процесса производства электроэнергии. В заявленном способе применяют поэтапное использование энергии морских волн путем превращения ее из кинетической энергии в энергию давления жидкости и электроэнергию с возможностью непрерывного использования каждого движения волны и создания непрерывного процесса накопления энергии для передачи ее потребителю.

Реализация заявленного способа дает возможность быстрого запуска процесса включения и выключения системы выработки и передачи электроэнергии из-за отсутствия потребности в стабилизаторах и ограничителях при передаче движения жидкости высокого давления на электрогенератор. Использование накопителей энергии в аккумуляторах высокого давления дает возможность отключения генератора при каждой необходимости, а “лишню энергию” использовать для получения технической воды.

Использование более технологичных операций в заявленном способе приводит к улучшению условий труда человека и к улучшению экологии окружающей среды.

В заявленном способе используют энергию, полученную при реализации способа, то есть, используют энергосберегающую технологию.

Таким образом, заявленный способ получения электроэнергии из энергии морских волн обеспечивает необходимую эффективность, чем решает поставленную перед ним задачу.

Способ получения электроэнергии из энергии морских волн объясняется схемой устройства для получения электроэнергии из энергии морских волн, представленной на Фиг. 1 , где:

1 - Поплавок, 2 - Направляющие поплавка, 3 - Направляющие опорных стоек, 4 - Опорные стойки, 5 - Шток поплавка, 6 - Платформа, 7 - Цепь, 8 - Звездочка, 9 - Гидронасос, 10 - Гидроаккумулятор, 1 1 - Гидрогенератор, 12 - Сливной бачок, 13 - Рукава низкого давления, 14 - Рукава высокого давления, 15 - Рама, 16 - Крепление гидронасоса.

Заявленное устройство согласно заявленного изобретения содержит: вертикальные опорные стойки 4, направляющие опорные стойки 3, поплавок 1 , выполненный с направляющими поплавка 2 в боковых его частях, шток 5, неподвижно соединенный с поплавком в верхней его части, цепь 7, натягнутая между двумя звездочками 8 - верхней и нижней, которые имеют подвижное крепление с концам штоков гидронасоса 9, выполненного в форме цилиндра двойного действия с поршнем и нижним, и верхним цилиндрами, причем корпус гидронасоса неподвижно закреплен на раме устройства 15, а на платформе 6 устройства установлен гидроаккумулятор 10, выполненный в форме сосуда высокого давления, гидрогенератор 1 1 и сливной бачок 12, к верхнему и нижнему цилиндрам гидронасоса 9 прикреплены рукава высокого давления 14 и рукава низкого давления 13, которые соединяют их с гидроаккумулятором 10, гидрогенератором 11 и сливным бачком 12.

Устройство для получения электроэнергии из энергии морских волн работает следующим образом.

Под действием волн поплавок 1 двигается строго вертикально вверх-вниз с отсутствием горизонтального отклонения с помощью опорных стоек 4, направляющих 2, направляющих опорных стоек 3 и неподвижно вертикально прикрепленного к нему штока 5. Потом движение поплавка направляют через кинематическую связь: звездочку 8 и цепь 7, к приемнику механической энергии - гидронасосу 9 двойного действия, который превращает механическую энергию движения поплавка в гидравлическую энергию жидкости. Таким образом, движение поплавка через шток, цепь и звездочки передают на шток гидроцилиндра, который выполняет вертикальное движение вверх-вниз. При этом нижний и верхний цилиндры гидронасоса 9, корпус которого неподвижно закреплен креплением 16 на раме 15, совершает соответственно всасывание и накачку воды к гидроаккумулятору высокого давления 10. При каждом движении поплавка 1, а именно: при 17

ИСПРАВЛЕННЫЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 91 ) движении вверх с помощью рукава низкого давления 13 совершают всасывание воды в нижний цилиндр гидронасоса 9 со сливного бачка 12 и одновременно с помощью рукава высокого давления 14 совершают подачу жидкости из верхнего цилиндра гидронасоса 9 в гидроаккумулятор 10. При достижения определенной величины значения давления жидкость направляют в гидрогенератор 1 1 для выработки электроэнергии, при этом отработанную жидкость из гидрогенератора 1 1 направляют в сливной бачок 12 и дальше - снова в гидронасос 9, обеспечивая непрерывность процесса производства электроэнергии.

Исследования и испытания работы устройства показали, что даже малая волна в несколько сантиметров по высоте поднимает поплавок и приводит в движение цилиндры гидронасоса, что наполняет сосуд высокого давления (гидроаккумулятор) жидкостью благодаря мощному цепному механизму.

Так, например, в процессе работы устройства при достижении в сосуде высокого давления (гидроаккумуляторе) давления в 320 бар, открывается клапан, через который жидкость под давленим за несколько секунд приводит к работе гидрогенератор, при этом основные энергетические параметры - частота, сила тока и напряжение являються постоянными и и заданными.

То есть, заявленное устройство, конструктивное решение которого позволяет получить энергию волн, превратить ее в энергию жидкости под высоким давлением, накопить ее, сохранить и использовать ее, превращая на электрическую, в любое необходимое время при любой необходимости обеспечивает эффективное получение электроэнергии из энергии морских волн, чем решает поставленную перед ним задачу.

Изобретение также объясняется технологическими схемами морской энергетической станции-острова (МЭС-острова), которая реализует заявленный способ получения электроэнергии из энергии морских волн. Так, на Фиг 2 представлена технологическая схема крепления устройств как секций МЭС-острова (вид сверху), где каждая секция состоит из четырех горизонтальных труб, приваренных к опорам вертикальных труб ( на схеме показано кольцами) в нескольких местах. Одна из секций - пустая.

На Фиг 3 представлена технологическая схема размещения поплавков секций морской энергетической станции-острова (МЭС-острова) в соответствии с вертикальным движением волны вверх-вниз.

Также, на Фиг 4 представлен вид фрагмента машинного отделения из секций морской энергетической станции-острова (МЭС-острова), выполненной из объединенных конструкций секций и платформ.

Морская энергетическая станция представляет собой рукотворный остров (МЭС-остров), который состоит из множества соединенных между собой секций (устройств для получения электроэнергии из энергии морских волн). Каждая секция состоит из четырех вертикальных опор в форме труб, горизонтальных труб, приваренных к опорам в нескольких местах, по меньшей мере двух платформ, формируя каркас машинного отделения МЭС-острова. На платформах устанавливают накопители энергии, сливные бачки, генераторы, рабочий механизм, который передает движение через шток и цепной механизм на гидро- или пневмонасос. Некоторые секции имеют проходы для обс у го Бывающего персонала. Другие секции оборудованы только поплавком и устройствами для получения технической воды из морской воды без применения электроэнергии, то есть воды, получаемой непосредственно через гидронасос.

Морские энергетические станции-острова могут иметь разные размеры, их насосы и аккумуляторы могут работать как на сжатом воздухе, так и на "сжатой" жидкости ипользованием как пневмоаккумуляторов, так и гидроаккумуляторов. Так, доведя в них давление до заданного значения, включают генератор открыванием клапана и получают электроэнергию удобным способом.

На берегу в ДОКе изготавливают каркас МЭС-острова, на котором устанавливают все необходимое оборудование, тестируют работоспособность станции и потом МЭС-остров транспортируют к месту установки, прикрепляют к морскому дну, проводять кабели на сушу и запускают работу оборудования.

Принцип работы МЭС-острова объясняется следующим образом:

Морская волна качает вверх-вниз поплавковую камеру, которая на треть погружена в морскую воду. При подъеме волны поплавок подымается и при движении волны вниз - опускаеться. Движение поплавка - строго вертикальное благодаря специальным гидравлическим направляющим. Движения, что качают поплавок “вверх-вниз”, передают на гидронасос (компрессор), который накачивает в аккумулятор (сосуд высокого давления) жидкость (или воздух). Гидрогенератор, (или пневмогенератор) благодаря поступлению к нему жидкости (воздуха) под давлением, вырабатывает электрическую энергию заданных параметров (частота, напряжение, сила тока), которую передают на "материк" (сушу) в общую электрическую сеть или конкретному потребителю. Накопленное давление (энергия в виде сжатого воздуха или жидкости) может сохраняться как угодно долго, как газ в баллоне или жидкость в гидроаккумуляторе.

Исследования и испытания работы МЭС-острова показали, что даже малая волна в несколько сантиметров по высоте поднимает поплавки и приводит в движение гироцилиндры, которые являются одновременно механическими гидронасосами, что наполняют сосуды высокого давления жидкостью благодаря мощным цепным механизмам.

Пример:

Для реализации заявленного изобретения используют поплавок, что имеет в горизонтальном сечении площадь от 0,78 м ² (для секции с размерами в сечении 1x1 м) до 80 м ² (для секции с размерами в сечении 9x9 м). При этом секция с поплавком площадью 0,78 м ² вырабатывает электроэнергию 4,5 кВт/час, а секция с поплавком площадью 80 м ² вырабатывает электроэнергию 2400 кВт/час.

Применение поплавка площадью меньше 0,78 м ² имеет недостаточную эффективность из-за низкой производительности и большую себестоимость станции, применение же поплавка площадью больше 80 м ² приводит к возможным техническим проблемам.

Кроме того, в процессе работы устройства (секции МЭС-острова) при достижении в сосуде высокого давления (гидроакакумуляторе) давления в 320 бар, открывается клапан, через который жидкость под давленим за несколько секунд приводит гидрогенератор к работе, при этом основные энергетические параметры: частота, сила тока и напряжение являються постоянными и заданными.

Морскую энергетическую станцию-остров (МЭС-остров) устанавливают в море (океане), где глубина составляет от 12 м до 30 м и где среднегодовая волна (вверх-вниз) составляет от 1м до 14 м. С одного квадратного метра моря (по площади донышка поплавка), если использовать в качестве накопителя энергии воздух, есть возможность в среднем получать 6-8 кВт /час электроэнергии при использовании пневмогенератора (или 120-150 кВт /час с одной секции) и 20 - 30 кВт /час электроэнергии с 1м ² (или 400 - 600 кВт /час из одной секции) при использовании гидрогенераторов с площадью поплавка 19,6 - 22,9м ² . Так, для Черного моря при среднегодовой мощности волны в 20 кВт из одной секции площадью 19,6 - 22.9м ² получают до 458 кВт /час электроэнергии. При использовании в качестве накопителя энергии сжатый воздух, получают в 3-4 раза меньшую производительность.

Также, МЭС-остров выполнен и является экологичеки чистым, как в работе, так и при его частичном или полном разрушении. В работе морской энергетической станции-острова применяют кластерный принцип: каждая секция МЭС обеспечена несколькими генераторами (пневмо или гидро), которые могут как быстро (за несколько секунд) быть запущены в работу, так и быстро (за несколько секунд) остановлены. Управляют системой промышленным компьютером. При падении напряжения в электрических сетях (при подключении новых потребителей), автоматически подключают новые генераторы, а при увеличении напряжения в сети, автоматически отключают "лишние" (в данную минуту) генераторы. У конкурирующих энергетических системах (АЭС, ГЭС, ТЭС и т.д.) вся "лишняя" в данную минуту электроэнергия идет в землю.

В заявленном изобретении энергетическая система МЭС-острова не может бесконечно накапливать энергию в аккумуляторах (пневмо или гидро). Поэтому избыточную ("лишнюю") энергию направляют на работу электрических гидронасосов, установленных непосредственно на станции для получения технической воды.

Энергетическая система МЭС-остров дает возможность быстрого запуска процесса включения и выключения системы выработки и передачи электроэнергии из-за отсутствия потребности в стабилизаторах и ограничителях при передаче движения жидкости высокого давления на электрогенератор.

Использование накопителей энергии в аккумуляторах высокого давления МЭС-острова дает возможность отключения генератора при каждой потребности, а “лишнюю энергию” использовать для получения технической воды.

Таким образом, морские энергетические станции-острова (МЭС- острова) создают, в основном, для двух "продуктов": электроэнергии и воды.

Техническую воду на станции могут получать и другим методом: механический гидронасос морскую воду будет непосредственно направлять под давленим в систему опреснения морской воды. Поэтому, некоторые секции МЭС-острова выполняют без генераторов и аккумуляторов, но с большими резервуарами для воды. По причине того, что технической воды на МЭС-острове будут получать достаточно много, где-то 5-7 тыс.м ³ в час и больше, то некоторые секции будут "пустыми", то есть не оборудованными поплавками, а только резервуарами для воды.

Следовательно, заявленные способ, устройство и морская энергетическая система-остров для получения электроэнергии из энерг ии морских волн, конструктивное решение которой позволяет получить энергию волн, превратить ее в энергию жидкости (или газа) под высоким давлением, накопить ее, сохранить, превратить в электрическую и использовать в любое необходимое время для дальнейшей передачи потребителю и использовать остров для утилитарных целей, обеспечивают эффективное получение электроэнергии из энергии морских волн, чем решают поставленную перед ними задачу.

ПЕРЕЧЕНЬ ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ

Е Пазич С.Т. “Анализ конструктивных аналогов морских" (Институт возобновляемой энергетики НАН Украины, Киев) ГАЕС ГИДРОЭНЕРГЕТИКА, ISSN 1819-8058 , Возобновляемая энергетика. 2015, № 3 62, УДК 621.311.214.001.1.

2. С АР ДАК Виктор “Способ производства электроэнергии, который допускает использование энергии морских волн, что позволяет крутить ведущее колесо вала ротора", международная заявка с номером публикации DE 102009032930, МИК F03B 13/18 от 14.07.2009.

3. ШИМ Хиунж “Способ и устройство для производства электроэнергии с помощью волновой силы", международная заявка с номером публикации US5066867, МПК F03B 13/18 от 19.1 1.1991. 4. Кирчанов А. Г. “Способ и устройство для использования энергии морских волн“, международная заявка с номером публикации RU02221933 , МПК Р03В 13/18 от 14.02.2002.

5. ЦУДЖИ НОБУЙОШИ “Электрический преобразователь волновой мощности и способ производства ресурсов океана“, международная заявка с номером публикации JP203185582, МПК F03B 13/22 от 19.09.2013.

6. Слободюк В. О “Морская волновая электростанция”, патент Украины на полезную модель № 59023, МПК F03B 13/14, F03B 13/16, F03B 13/20, F03B 13/22, от 26.04.201 1 г.

7. Слободюк В. О “Морская волновая электростанция”, патент Украины на изобретение № 92993, МПК РОЗВ 13/12, F03B 13/14, от 27.12.2010 г.

8. Слободюк В. О. “Морская волновая электростанция”, патент Украины на изобретение № 87918, МПК F03B 13/24, F03B 13/14, от 25.08.2009 г.

9. Бергульов А. С. “Морская электрическая станция“, патент Украины на полезную модель № 93412, МПК F03B 13/18, F03B 13/22, от 25.09.2014 г.

10. Ременець М.И. “Способ превращения энергии волн в механическую энергию и волновая энергетическая станция для его реализации”, патент Украины на изобретение № 121858, МПК F03B 13/18, F03B 13/22, F03B 13/20, от 10.08.2020 г.