СПОСОБ ГЕНЕРИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЙ ЭНЕРГИЮ ВОЛН, И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2000 года по МПК F03B13/16 

Область изобретения
Настоящее изобретение относится к способу и устройству для генерирования электроэнергии с использованием энергии волн и, более конкретно, к усовершенствованному способу и устройству для генерирования электроэнергии с использованием энергии волн, которые способны генерировать требуемое количество электроэнергии независимо от направления потока воды и предотвращающие свой отрыв и потерю в результате воздействия волн.

Описание предшествующего уровня техники
В последнее время нехватка энергии стала международной проблемой, проявляющейся во многих аспектах. К ним относятся загрязнение воздуха, истощение запасов ископаемого топлива, вызванное увеличивающимся его потреблением.

Для эффективного решения вышеуказанных проблем необходима срочная разработка альтернативных источников энергии.

Системы генерирования электроэнергии, в которых используются гидравлические силы, широко применялись для получения требуемого количества электроэнергии. Однако этому способу присущ тот недостаток, что для электростанций такого типа требуются большие площади земли для накопления воды.

Кроме того, применялся способ, использующий энергию ветра. Однако, поскольку этот способ рассчитан на использование относительно сильного ветра, который в природе имеется не всегда, очень трудно непрерывно поддерживать требуемый уровень напряжения.

В качестве альтернативы энергии ископаемого топлива в настоящее время используется в основном ядерная энергия. Однако использование ядерной энергии в международном масштабе становится большой проблемой из-за способа переработки радиоактивных отходов и проблем с утечкой радиации. Кроме того, очень трудно построить предприятие по переработке ядерных отходов из-за негативного отношения местного населения, проживающего в районе строительства ядерных генераторов, и неверия в стабильность переработки ядерных отходов.

Помимо этого, для решения вышеуказанных проблем широко изучается способ использования солнечной энергии как "чистой" энергии. Однако, хотя ее можно использовать за пределами земной атмосферы для космических станций или спутников, ее невозможно эффективно использовать в земной атмосфере из-за быстро меняющихся погодных условий, недостаточного удельного количества солнечных дней и низкой интенсивности солнечных лучей, вызванной загрязнением воздуха. Таким образом, из-за вышеупомянутых проблем солнечная энергия имеет ограниченное применение для нагрева домашних отопительных систем и т.п., из-за ее низкой эффективности.

Помимо этого, изучался способ использования энергии приливов для генерирования электроэнергии. Однако, поскольку район возможного строительства таких приливных электростанций ограничен морями с требующейся высотой прилива, этот способ не может удовлетворить растущий спрос на электроэнергию.

Таким образом, для решения вышеуказанных проблем было предложено устройство для генерирования электроэнергии с использованием энергии волн, описанное в корейском патенте N 35913 того же заявителя.

Корейский патент N 35913 в основном направлен на преобразование усилий, генерируемых поднимающимся/опускающимся под воздействием волн буем, во вращение с использованием цепей и звездочек для привода электрогенератора.

Указанный способ может быть реализован даже на море с равномерным и спокойным волнением. Более конкретно, имеется возможность генерирования требуемого количества электроэнергии при спокойном море, где имеются волны высотой более 1 метра, поэтому можно легко подыскать место для установки устройства-прототипа, которым является устройство по корейскому патенту N 35913. Помимо этого, поскольку устройство устанавливается на море, занимающем 78% земной поверхности, не ограничивается площадь поверхности, и выбор места монтажа системы несложен по сравнению со строительством электростанций на суше.

Однако в вышеуказанном способе нижний центральный участок буя соединен с одним концом фиксирующего троса, соединенного с верхней частью поворотной опоры рамы, размещенной на уровне моря, приводной трос, один конец которого закреплен на нижнем центральном участке буя, соединен с концом цепи, приводящей электрогенератор, а на другом конце цепи закреплен противовес, поэтому вал электрогенератора вращается во взаимодействии с обгонной муфтой, когда буй поднимается под воздействием волны и не вращается, когда буй опускается. Таким образом, электрогенератор имеет привод прерывистого действия, в результате чего трудно получить электроэнергию требуемых параметров.

Кроме того, в вышеуказанном устройстве очень полезно слегка приподнять буй к фиксирующему тросу относительно волн, набегающих от фиксирующего троса к бую. Однако, поскольку верхняя часть поворотной опоры погружена в воду, а к нижней центральной части буя прикреплен конец фиксирующего троса, закрепленного на верхней части поворотной опоры, то при сильном волнении буй наклоняется под углом 45^o, и на него воздействуют очень сильные волны. Поэтому буй может оторваться от фиксирующего троса или фиксирующий трос может лопнуть. Кроме того, устройство может получить повреждения из-за больших усилий, прилагаемых к поворотной опоре и раме.

Поскольку концы фиксирующего троса и приводного троса прикреплены к нижней центральной части буя, а верхняя часть поворотной опоры погружена в воду, если волны набегают в направлении от фиксирующего троса к бую, одна сторона буя, на которую воздействуют волны, может легко подниматься. В этом случае сила волн, воздействующая на буй в горизонтальном направлении, превышает силу, стремящуюся поднять буй, и сила, толкающая буй в горизонтальном направлении, превышает силу, необходимую для привода электрогенератора.

Кроме того, если волны набегают от троса на буй, электроэнергию производить возможно, но если волны набегают на боковую часть буя или на буй от передней части троса, буй не может совершать перемещения под воздействием волн, поэтому трос ослабевает, и электрогенератор лишается привода, в результате чего производство электроэнергии сокращается.

Более того, фиксирующий трос, поддерживающий буй и приводной трос, на котором подвешен противовес, могут запутаться.

В то же время рама вышеописанного устройства для генерирования электроэнергии должна быть оснащена определенным средством для образования и передачи произведенной электроэнергии и для управления и обслуживания электростанцией. Однако, поскольку вся конструкция рамы соединена с тросами, прикрепленными к якорному блоку, зафиксированному на заранее определенном участке дна, раму нельзя эффективно буксировать в заранее выбранное положение на дне при сильном волнении моря. В этом случае рама становится нестабильной, что может привести к разрушению рамы или оборудования, установленного на ней. В более серьезных случаях рама может быть потеряна.

Кроме этого, поскольку электрогенератор или сопутствующие устройства для генерирования крутящего момента расположены на глубине примерно 10 м, такие устройства очень трудно обслуживать.

Краткое описание изобретения
Соответственно, задачей настоящего изобретения является создание способа и устройства для генерирования электроэнергии с использованием энергии волн, которые лишены проблем, связанных с известными устройствами для генерирования электроэнергии с использованием энергии волн.

Другой задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного способа и устройства для генерирования электроэнергии с использованием энергии волн, которые способны максимально эффективно генерировать электроэнергию за счет привода устройства нагнетания среды под давлением, такого как гидравлический насос, пневматический насос или подобное устройство, подключенное к каждому бую, использующему усилия, генерируемые движением подъема/опускания в ответ на воздействие волн, сбора среды под давлением, нагнетаемой каждым устройством нагнетания среды под давлением, и привода турбины электрогенератора с использованием собранной среды под давлением, в результате чего постоянно генерируется электроэнергия.

Другой задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного способа и устройства для генерирования электроэнергии с использованием энергии волн, способных достигать оптимального состояния для преобразования энергии волн в вертикальные перемещения, по мере того как буй реагирует на движение волн в соответствии с направлением распространения волн и для эффективного преобразования энергии волн в требуемое усилие, предотвращая тем самым повреждения или потерю буя.

Другой задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного способа и устройства для генерирования электроэнергии с использованием энергии волн, которые способны легко достигать поставленных целей путем предотвращения взаимодействия троса или подобного узла с опорой буя.

Другой задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного способа и устройства для генерирования электроэнергии с использованием энергии волн, способных предотвратить повреждения, поломки и пр. турбины и трубопроводов, где давление нагнетаемой среды, полученной с помощью устройства для нагнетания среды под давлением, приводимого буем, превышает заранее определенный уровень.

Другой задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного способа и устройства для генерирования электроэнергии с использованием энергии волн, обладающих высокой ремонтоспособностью за счет размещения на буе, расположенном на поверхности моря, устройства для генерирования крутящего момента за счет преобразования вертикальных перемещений буя в крутящий момент и устройства для нагнетания среды под давлением, приводимого устройством для генерирования крутящего момента для нагнетания среды под давлением.

Другой задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного способа и устройства для генерирования электроэнергии с использованием энергии волн, способных защитить систему от волн, имеющих заранее определенную высоту, превышающую ранее установленную высоту, основанную на климатических условиях в том регионе, где установлена система.

Для достижения этих и других задач предлагается способ генерирования электроэнергии с использованием энергии волн, при котором поднимают/опускают множество буев в ответ на приложенное к ним воздействие волн, при этом каждый из буев соединен с каждым из множества опорных элементов, расположенных в виде решетчатой рамы, погруженной в море, преобразуют вертикальные перемещения буев во вращение, с помощью вращения приводят устройство для нагнетания среды под давлением, установленное на каждом буе, нагнетают среду под давлением, полученную при работе устройства для нагнетания среды под давлением, в главный трубопровод, приводят турбину, используя среду под давлением, поступающую по главному трубопроводу, и генерируют электроэнергию путем привода электрогенератора, соединенного с турбиной.

Нагнетание среды под давлением, полученной на каждом устройстве для нагнетания среды под давлением, в главный трубопровод осуществляется через первый сборный трубопровод, соединенный с транспортным шлангом и множеством транспортных шлангов и через второй сборный трубопровод, с которым соединено множество сборных трубопроводов.

Когда давление среды на этапе нагнетания превысит заранее определенный уровень, давление сбрасывают за счет автоматического открывания предохранительного клапана, а когда давление становится ниже заранее определенного уровня, возобновляется нормальная транспортировка по мере того, как предохранительный клапан закроется.

Когда в системе при транспортировке возникает очень высокое давление, которое предохранительному клапану обнаружить трудно, включается предохранительное устройство для предотвращения повреждений или поломок системы.

Для достижения указанных выше задач предлагается устройство для генерирования электроэнергии с использованием энергии волн, содержащее раму, имеющую центральный сектор S1 для генерирования электроэнергии, расположенную на заранее определенной глубине в море в заранее определенном месте площади, занимаемой устройством, и множество секторов S2 нагнетания среды под давлением, разнесенных на заранее определенное расстояние от центрального сектора S1, опорное устройство для подвижной поддержки рамы на море, устройство вращения, расположенное в секторе S2 нагнетания среды под давлением на раме, заранее определенная часть которого выступает над уровнем моря, поднимающееся/опускающееся опорное устройство, соединенное с верхней частью устройства вращения, множество буев, соединенных с каждым из торцевых участков поднимающегося/опускающегося опорного устройства, при этом устройство для генерирования вращения расположено на каждом из буев для преобразования вертикальных перемещений буя во вращение, устройство для нагнетания среды под давлением, расположенное на верхней поверхности каждого буя, однонаправленный привод для передачи однонаправленного усилия от устройства для генерирования вращения на устройство нагнетания среды под давлением для нагнетания среды, входящей из этого устройства на сектор S1 генерирования электроэнергии, турбину T, расположенную в секторе S1 генерирования электроэнергии, для генерирования усилия, необходимого для привода электрогенератора во взаимодействие со средой под давлением, транспортируемой от устройства для нагнетания среды под давлением, и электрогенератор F, приводимый турбиной T.

Дополнительные преимущества, задачи и другие признаки настоящего изобретения описаны в следующем разделе описания и частично будут очевидны специалистам в данной области или могут быть изучены при реализации настоящего изобретения. Задачи и преимущества настоящего изобретения могут быть реализованы и достигнуты, как указано в прилагаемой формуле изобретения.

Краткое описание чертежей
Ниже следует более подробное описание настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые лишь в качестве иллюстрации чертежи, где
Фиг. 1 - вид сбоку всей конструкции устройства для генерирования электроэнергии с использованием энергии волн по настоящему изобретению,
Фиг. 2 - вид сверху конструкции рамы по настоящему изобретению,
Фиг. 3 - вид сверху центра вращения поворотного устройства по настоящему изобретению,
Фиг. 4 - увеличенный вид сверху устройства для генерирования электроэнергии с использованием энергии волн по настоящему изобретению,
Фиг. 5 - частичный вид сверху участка "A" по фиг. 4,
Фиг. 6 - вид опорной рамы по настоящему изобретению,
Фиг. 7A-7D - соединительная структура между якорным блоком и якорным тросом по настоящему изобретению, где
Фиг. 7A - якорный блок;
Фиг. 7B - якорный блок, вид снизу;
Фиг. 7C - вид сбоку рамы, к которой крепится якорный трос;
Фиг. 7D - вид снизу рамы, к которой крепится якорный трос,
Фиг. 8A-8C - собранные поворотное устройство, опорное устройство для подъема/опускания и буй по настоящему изобретению, где
Фиг. 8A - вид узла в аксонометрии;
Фиг. 8B - вид узла сбоку и
Фиг. 8C - вид узла сверху,
Фиг. 9A и 9B - виды, поясняющие рабочее состояние буя, где
Фиг. 9A - вид сбоку, показывающий соотношение между буем и уровнем моря, и
Фиг. 9B - схематический вид, показывающий, что горизонтальная составляющая силы волн служит как заранее определенное усилие для подъема буя,
Фиг. 10 - вид сбоку соединительной структуры верхней части поворотного устройства относительно опорного элемента по настоящему изобретению,
Фиг. 11 - вид сбоку соединительной структуры нижней части поворотного устройства относительно опорного элемента по настоящему изобретению,
Фиг. 12A-12D - виды поднимающего/опускающего устройства, где
Фиг. 12A - вил сверху соединительной структуры между тросом, соединительной штангой и буем;
Фиг. 12B - увеличенный вид части "B" на фиг. 12A;
Фиг. 12C - вид сбоку по фиг. 12B и
Фиг. 12D - вид сверху по фиг. 12C,
Фиг. 13A-13E - иллюстрации буя, устройства для генерирования вращения, однонаправленного привода и устройства для нагнетания среды под давлением по настоящему изобретению, где
Фиг. 13A - поперечное сечение указанного узла с частичным вырывом;
Фиг. 13B - вертикальное сечение узла;
Фиг. 13C - поперечное сечение устройства генерирования вращения и однонаправленного привода;
Фиг. 13D - вертикальное сечение (вид сбоку) конструкции безопасного крепления приводного троса относительно вращающегося барабана;
Фиг. 13E - поперечное сечение по линии XIIIe-XIIIe,
Фиг. 14 - вид в плане устройства нагнетания среды под давлением по настоящему изобретению,
Фиг. 15A и 15B - виды сборного трубопровода устройства нагнетания среды под давлением, главного трубопровода и расширительного танка по настоящему изобретению, где
Фиг. 15A - вид узла сверху и
Фиг. 15B - поперечное сечение узла,
Фиг. 16A и 16B - расширительный танк, где
Фиг. 16A - горизонтальное сечение расширительного танка и
Фиг. 16B - поперечное сечение по линии XVIb-XVIb по фиг. 16A,
Фиг. 17A-17D - конструкция предохранительного клапана-регулятора по настоящему изобретению, где
Фиг. 17A - вертикальное сечение предохранительного клапана-регулятора;
Фиг. 17B - поперечное сечение по линии XVIIb- XVIIb по фиг. 17A;
Фиг. 17C - вид спереди предохранительного клапана-регулятора и
Фиг. 17D - вид в аксонометрии, иллюстрирующий конструкцию узла крепления,
Фиг. 18A-18C - иллюстрация конструкции сектора генерирования электроэнергии и расположения турбины и электрогенератора, где
Фиг. 18A - вид в плане;
Фиг. 18B - поперечное сечение;
Фиг. 18C - поперечное сечение, вид спереди; и
Фиг. 19 - вид сверху другого варианта настоящего изобретения.

Подробное описание изобретения
Ниже следует более подробное описание способа и устройства для генерирования электроэнергии с использованием энергии волн по настоящему изобретению со ссылками на прилагаемые чертежи.

На фиг. 1 показана вся конструкция устройства, в котором реализовано устройство для генерирования электроэнергии с использованием энергии волн, которое содержит решетчатую раму 100, снабженную множеством секторов S2 для нагнетания среды под давлением, которые разнесены вокруг сектора S1 генерирования электроэнергии и выполнены подвижными в заранее определенном диапазоне в море, устройство 200 для швартования рамы 100 на определенной глубине, множество поворотных устройств 300, установленных на секторах S2 рамы 100 и один конец которых выступает над поверхностью моря, поднимающееся/опускающееся опорное устройство 400, соединенное с верхней частью поворотного устройства 300, соединенной с концом поднимающегося/опускающегося поворотного устройства 400 и поднимающейся/опускающейся под воздействием волн, устройство для генерирования крутящего момента 600, расположенное на буе 500 для преобразования вертикальных перемещений буя во вращение, устройство 700 нагнетания среды под давлением, расположенное на верхней поверхности буя, однонаправленный привод 800 для передачи только однонаправленного крутящего момента от устройства 600 на устройство 700 нагнетания среды под давлением, устройство 900 для транспортировки среды под давлением, выходящей из устройства 700 нагнетания среды под давлением, на сектор S1 генерирования электроэнергии, турбину T, расположенную в электростанции S1 для генерирования заранее определенного усилия, необходимого для генерирования электроэнергии во взаимодействии с поданной на нее от транспортирующего устройства 900 средой под давлением, и электрогенератор G, приводимы турбиной T.

Как показано на фиг. 3, сектор S1 электростанции рамы 100 оснащен служебными и жилыми помещениями для персонала, обслуживающего турбину T, электрогенератор G и пр. , а сектор S2 нагнетания среды под давлением оснащен поворотным устройством 300, поднимающимся/опускающимся опорным устройством 400, буем 500 и пр. для нагнетания среды под давлением. Как показано на фиг. 2-4, главный элемент 110 рамы, выполненный из пустотелых трубчатых или подобных конструкций, имеет форму решетки и главные элементы 110 рамы соединены друг с другом усиливающим элементом 120.

В данном варианте усиливающий элемент 120 предпочтительно выполнен в виде растяжек. Однако материал растяжек может быть любым. То есть конструкция из фасонных элементов или пустотелых труб может быть сварной, собранной на резьбовых соединениях или соединена клепкой.

При использовании растяжек в качестве усиливающего элемента 120, как показано на фиг. 4 и 5, к точке пересечения с главным элементом 110 рамы крепится кронштейн 130, а каждый соединительный участок 121, выполненный на каждом конце усиливающего элемента 120, соединен на четырех углах кронштейна 130 с помощью соединительного элемента 140.

Кроме того, за верхнюю поверхность рамы 100 выступает вспомогательная рама 160 для монтажа турбины T и электрогенератора G в секторе S1 электростанции на раме 100, как показано на фиг. 1.

Вспомогательная рама 160, как показано на фиг. 1, 15A и 15B, построена за счет вертикальной установки множества опор 161 в секторе S1 рамы и прямоугольной верхней рамы 162, выполненной из двутавровых балок, расположенных в верхней ее части. Опоры 161 поддерживаются усиливающими элементами 163. Верхние рамы 162 удерживаются усиливающими элементами 164.

Усиливающий элемент 163 опор 161 выполнен из фасонной стали. Однако он может быть выполнен с помощью сварки или на болтах или заклепках. Верхняя рама 162 предпочтительно соединена с усиливающим элементом 120 рамы растяжками.

Как показано на фиг. 6, швартовочное устройство 200 рамы содержит множество якорных блоков 210, установленных на дне моря, и якорные тросы 220 для соединения рамы 100 с каждым якорным блоком 210.

Якорный блок 210 выполнен из бетонных блоков, и нижняя часть якорного троса 220 соединена с верхней частью якорного блока 210, как показано на фиг. 6, при этом множество ответвляющихся тросов 221 (в данном варианте используется предпочтительно шесть ответвляющихся тросов), соединенных с верхней частью якорного троса 220, соединены с рамой 100 так, что рама может удерживаться в горизонтальном положении.

Как показано на фиг. 6, 7A и 7B, в каждом якорном блоке имеется анкер 211, в центральной части которого выполнена проушина 212 для соединения с нижней частью якорного троса 220, при этом к нижней части рамы 100 прикреплена соединительная пластина 240 для соединения с верхней частью ответвляющегося троса 221, как показано на фиг. 7C и 7D и в соединительной пластине 240 выполнено соединительное отверстие 241.

Как показано на фиг. 6, к каждому якорному канату прикреплены шесть ответвляющихся тросов 221, однако это количество не является ограничивающим. Количество ответвляющихся канатов определяется по общей нагрузке на раму 100.

Кроме того, как показано на фиг. 7C и 7D, соединительная пластина 240, прикрепленная к нижней части рамы 100 и к верхней части ответвляющегося троса 221, имеет натяжитель 250 (устройство, регулирующее натяжение), который позволяет регулировать натяжение якорного троса 220 так, чтобы натяжение каждого якорного каната 220 было одинаковым.

Как показано на фиг. 7C и 7D, устройство 250, регулирующее натяжение, содержит соединительные кольца 251 и 252, в которых на каждом конце установлены ролики 253 и 254. Натягивающий трос 255 обмотан вокруг роликов 253 и 254 так, что натяжение якорного троса 220 регулируется заранее определенным натяжением натягивающего троса 255, а конец натягивающего троса 255 закреплен на соединительных кольцах 251 и 252 для поддержания между ними заранее определенного натяжения.

Устройство 250, регулирующее натяжение, и прибор для измерения натяжения (не показан) используются для регулирования натяжения так, чтобы натяжение якорных тросов 220 и ответвляющихся тросов 221 было одинаковым.

Кроме того, диаметр и количество витков натягивающего троса 255 определяются на основании натяжения каждого якорного троса 220. Например, когда вес, прилагаемый к каждому якорному тросу, составляет 6 тонн и когда с каждым якорным тросом 220 соединены шесть ответвляющихся тросов 221, и когда усилие натяжения каждого ответвляющегося троса составляет приблизительно 1 тонну, то усилие натяжения будет различно в зависимости от угла наклона ответвляющихся тросов 221, и натягивающий трос 221, имеющий предел безопасного натяжения в 200 кг, наматывают в три (3) витка и получают шесть (6) ветвей так, что натягивающий трос может выдерживать нагрузку до 1 тонны.

В этом варианте якорный блок 210 устанавливают на дне моря и соединяют с рамой 100 якорным тросом 220. В зависимости от состояния поверхности моря или морского дна в дно можно внедрять анкерные стержни для швартования рамы 100 якорными тросами 220.

Как показано на фиг. 8A, 8B и 8C, поворотное устройство 300 оснащено опорным элементом 310, который вертикально и с возможностью поворота крепится в секторе S2 нагнетания среды под давлением.

Опорный элемент 310, крепящийся к раме 100 усиливающим элементом 311, содержит пустотелый трубчатый корпус 312, представляющий собой пустотелый вал круглого сечения для транспортировки среды под давлением, и участок 313, выполненный заодно с пустотелым трубчатым корпусом 312 и имеющий треугольное сечение для уменьшения контактного сопротивления с морской водой.

Опорный элемент 310 устанавливается на пересечениях главного элемента 110 рамы 100, и его промежуточный и нижний участки поддерживаются с возможностью вращения на пересечениях главного элемента 110 рамы и усиливающего элемента 311 кольцевыми элементами 321 и 322, при этом рычаг 323, проходящий вниз, выполнен с возможностью поворота вместе с опорным элементом 310.

Рычаг 323 крепится на заранее определенном участке опорного элемента 310 через фланец с болтовыми соединениями так, чтобы иметь наклон вниз, как показано на фиг. 10.

Рычаг 323, выполненный с возможностью вращения вместе с опорным элементом 310, как показано на фиг. 11, поддерживается растяжкой 324, один конец которой закреплен на опорном элементе 310, контактируя с точкой вращения опорного элемента 310, а именно с верхним поворотным кольцевым элементом 322, а второй конец которой закреплен на концевом участке рычага 323.

Кроме того, нижняя часть опорного элемента 310, как показано на фиг. 11, установлена с возможностью вращения в нижнем поворотном кольцевом элементе 330, закрепленном на пересечении главных элементов 110 рамы 100. Нижний поворотный кольцевой элемент 330 содержит нижний элемент 331, закрепленный на главном элементе 110 рамы 100, поворотное кольцо 332, расположенное на верхней его наружной поверхности, и верхний элемент 333, взаимодействующий с нижним элементом 331.

Цилиндрический кольцевой элемент 314 закреплен на нижнем наружном конце опорного элемента 310 так, что когда опорный элемент 310 поворачивается, он направляется и поддерживается поворотным кольцом 332 верхнего элемента 333. Кроме того, с нижним концом кольцевого элемента 314 соединена резиновая труба 315 для поглощения ударных нагрузок, которые могут возникать при вращении поворотного элемента 310, а к резиновой трубе 315 присоединен вертлюг 316 с фланцевым участком 316a.

Кроме того, на пересечении главных элементов 110 рамы 100 расположен обратный клапан 317 для того, чтобы среда под давлением, введенная в главный элемент 110 рамы 100, не могла течь обратно по пустотелому корпусу 312 опорного элемента 310, и обратный клапан 317 взаимодействует с фланцевым участком 316a вертлюга 316, взаимодействующего с резиновым кольцом 318, в результате чего достигается поворотное и герметичное уплотнение опорного элемента 310.

Верхняя часть опорного элемента предпочтительно выступает над поверхностью моря приблизительно на 2 м при высоте волн 10 м, и рама 100 расположена на глубине 11 м под поверхностью моря. Однако данный признак не ограничивается вышеуказанными цифрами. Они могут меняться в соответствии с условиями на месте монтажа.

Поднимающееся/опускающееся опорное устройство 400, как показано на фиг. 8A-8C и фиг. 12A-12D, содержит трос 410, соединенный с верхней частью поворотного устройства 300, т.е. с верхней частью стойки 326, и соединительную тягу 420, соединенную с концом троса 410.

Соединительная тяга 420 выполнена из стального уголка и имеет узкий задний участок, соединенный с тросом 410, и широкий передний участок, при этом соединительное кольцо 421 расположено на заднем участке соединительной тяги для крепления троса 410, как показано на фиг. 12B, при этом на его конце расположена петля 422 для вертикальных перемещений буя 500, как показано на фиг. 12C и 12D.

Помимо этого, соединительная тяга 420, как показано на фиг. 8A и 12A, содержит складывающийся участок 423 в своей средней части для буферирования усилий, возникающих при вертикальных перемещениях волн и воздействующих на соединительную тягу 420, поэтому соединительная тяга 420 в этом участке может складываться.

При креплении троса 410 к стойке 326 и соединительному кольцу 421 стойки 326 используется заранее выбранный соединительный элемент, например хомут, карабин и т.п.

Нижняя часть буя 500, как показано на фиг. 8A, 8B, 8C и 13A и 13B, имеет форму нижней части судна и герметизирована для получения заранее определенной плавучести, а его промежуточная часть соединена через петли с концом соединительной тяги 420 для вертикальных перемещении буя 500.

Длинная сторона буя 500 соединена с соединительной тягой 420 так, что нижняя поверхность буя 500 может входить в поверхностный контакт с морской водой, и длинная сторона буя располагается под углом 90^o к направлению движения волн.

Буй 500, как показано на фиг. 13B, в передней части имеет форму острого угла или обтекаемую форму, чтобы свести к минимуму горизонтальное сопротивление относительно морской воды.

Кроме того, центр тяжести буя 500 расположен эксцентрично в концевом участке (т. е. сзади относительно набегающей волны). Более точно, центр тяжести расположен на одной трети концевого участка короткой оси.

Как показано на фиг. 8A-8C и фиг. 12C и 12D, пара петель 510 прикреплена к переднему центральному участку буя 500, а к пластине 422, закрепленной на одном конце соединительной тяги 420, прикреплен шкворень 511.

Как показано на фиг. 13A и 13B, кожух 520 барабана, в котором расположен вращающийся барабан 610 устройства 600 для генерирования вращения, расположен в центральном участке буя 500 так, что внутренняя его полость перегорожена на множество отсеков, что позволяет повысить безопасность работы при его повреждении.

Кожух 520 барабана предпочтительно размещен на заранее определенном участке эксцентрично относительно буя так, чтобы центр тяжести буя 500 был смещен от центра к концевому участку. За счет этого задняя часть буя 500 не поднимается из моря, а погружена в море, а передняя часть буя 500 выступает над поверхностью моря для эффективного использования энергии волн.

В частности, центр тяжести всего буя 500 вместе с устройством 600 генерирования вращения и устройством 700 нагнетания среды под давлением располагается на одной трети короткой оси буя, а продольная передняя сторона буя 500 наклонена вперед в состоянии, когда буй не погружен в воду, поэтому вертикальная составляющая горизонтальной волны, прилагаемая к бую 500, выталкивает буй 500, что облегчает вертикальные перемещения буя.

В верхней поверхности буя 500 выполнены люки для обслуживания различных размещенных внутри буя устройств.

Устройство 600 для генерирования вращения, как показано на фиг. 8A и 12A-12C, содержит вращающийся барабан 610, установленный с возможностью вращения в кожухе 520 буя 500, приводной трос 620, один конец которого соединен с концом рычага 323 так, что наматываемый передний участок закреплен на вращающемся барабане 610, и вращающийся упругий элемент 630 для генерирования заранее определенного крутящего момента в направлении намотки приводного троса 620 на барабан 610.

Вращающийся барабан 610, как показано на фиг. 13C и 13D, установлен с возможностью вращения в кожухе 520 и содержит цилиндрический участок 611, на который наматывается приводной трос 620, и круглые пластины 612, закрепленные с обеих сторон цилиндрического участка 611. В центральной части круглой пластины 612 выполнено гнездо 613 для подшипника 615, который вставляется в него для поддержки вала 614 круглой пластины 612.

Внешний конец вращающегося барабана 610 закреплен на валу 614 через упругий элемент 630, а к внешнему концу цилиндрического участка 611 барабана 610 прикреплена спиральная пружина. Однако этот признак не ограничивается пружиной. Для этого можно использовать любой элемент, обладающий свойством упругой деформации в направлении намотки приводного троса 620.

Намотанная длина приводного троса 620 определяется с учетом высоты волн на месте монтажа. При относительно высокой волне приводной трос 620 полностью сходит с барабана 610. Когда буй 500 непосредственно поднимается волной, приводной трос может лопнуть. Когда силы прилагаются к бую 500, поднимающемуся/опускающемуся опорному устройству 400, поворотному устройству 300 и т. п. , они могут быть повреждены. Для того, чтобы предотвратить вышеуказанные проблемы, в системе используется предохранительное соединительное устройство 640.

Предохранительное соединительное устройство 640, как показано на фиг. 13C и 13D, содержит паз 641, выполненный в тангенциальном направлении на участке вращающегося барабана 610, на который крепится передний конец приводного троса 620, и предохранительный палец 642, который вставлен в паз 641 и выступает из него. Наматывающийся передний конец приводного троса 620 соединен с выступающей частью пальца 642 так, что когда приводной трос полностью сходит с вращающегося барабана 610, его передний конец освобождается из барабана 610.

Палец 642, показанный на фиг. 13D, содержит срезанный участок 643, выполненный на его внутреннем конце со стороны намотки, и вырезанный участок 645, выполненный в пальце за исключением соединительного участка 644 на его внутренней стороне со стороны размотки так, что предохранительный палец может легко выходить из паза при вытягивающем усилии, прилагаемом к приводному тросу 620, когда он полностью смотан с барабана, в тангенциальном направлении за счет взаимодействия противоположной относительно направления разматывания стороны пальца 642 с внешней поверхностью паза 641 во взаимодействии с вытягивающим усилием приводного троса 620 и путем крепления его внешнего конца в направлении намотки к внутренней поверхности паза 641.

Кроме того, как показано на фиг. 13E, кронштейн 646 расположен рядом с одной стороной паза 641, а винт 647 для зажима предохранительного пальца 642 в пазе 641 предназначен для предотвращения выпадения пальца 642 из паза 641.

Приводной трос 620, намотанный на барабан 610, предпочтительно содержит положение освобождения, которое предпочтительно эксцентрично относительно его центрального участка и смещено назад (к задней стороне набегающей волны) и наиболее предпочтительно положение освобождения троса расположено на одной трети длины короткой оси заднего участка.

Устройство 700 нагнетания среды под давлением, как показано на фиг. 8A, 8B, 13A и 13B, расположено на верхней части кожуха 520 барабана, а выпускной патрубок (не показан) сообщается со шлангом 910 для транспортировки среды под давлением.

В данном варианте в качестве устройства 700 для нагнетания среды под давлением может использоваться предпочтительно пневматический насос или гидравлический насос. Более предпочтительно, используется поршневой насос.

При использовании жидкостного насоса в качестве устройства 700 для нагнетания среды под давлением его всасывавший патрубок (не показан) всегда погружен в воду за счет того, что он расположен на донной части буя 500, а при использовании гидравлического насоса в качестве устройства 700 нагнетания среды под давлением всасывающий патрубок размещается на верхней части буя 500 для предотвращения попадания в него морской воды.

Устройство 800 однонаправленного привода в основном предназначено для передачи вращения барабана 610, которое возникает, когда приводной трос 620, намотанный на барабан 610, [разматывается] при подъеме буя под воздействием волн на устройство 700 нагнетания среды под давлением. Как показано на фиг. 13A-13C, устройство 800 однонаправленного привода содержит приводной вал 810, выходящий из круглой пластины 612 барабана 610, ведущую звездочку 830, соединенную с обгонной муфтой 820, ведомую звездочку, закрепленную на валу устройства 700 нагнетания среды под давлением, и цепь 850, намотанную на ведомую звездочку 840, а также звездочки 830 и 840.

Обгонная муфта предназначена в основном для передачи вращения на ведущую звездочку 830, когда барабан 610 вращается в направлении размотки приводного троса 620, и, наоборот, она не передает вращение на ведущую звездочку 830, когда барабан 610 вращается в направлении намотки приводного троса. В данном варианте для достижения вышеуказанного используется обгонная муфта 820, однако может применяться любой элемент, способный передавать вращение только в одном направлении на устройство 700 нагнетания среды под давлением.

Как показано на фиг. 8A, 8B, 14-17D, устройство 900 для транспортировки среды под давлением содержит шланг 910, соединенный между выпускным патрубком устройства 700 нагнетания среды под давлением и верхней частью опорного элемента 310, пустотелый корпус 312 которого используется для транспортировки среды под давлением и который сформирован внутри опорного элементы 310, часть рамы 100, используемой для транспортировки среды под давлением и которая соединена с пустотелым трубчатым корпусом 312, и главный трубопровод 950, расположенный вертикально в секторе S1 электростанции и соединенный между рамой 100, по которой транспортируется среда под давлением, и турбиной T.

Шланг 910 соединен с верхней частью опорного элемента 310 поворотного устройства 300. Сверху на верхней части опорного элемента 310 расположена крышка 911 для его герметизации. Шланг 910 соединен с крышкой через сальник (не показан) так, что он не зажимается и не перекручивается при вращении поворотного устройства 300 в заранее определенном направлении.

Между верхней частью опорного элемента 310 и крышкой 911 обычно используется механическое уплотнение (не показано) для предотвращения какой-либо течи из поворотного участка.

Шланг 910 прочно соединен с растяжкой 420 поднимающегося/опускающегося опорного устройства 400 тросом 410, опорным элементом 310 поворотного устройства 300 и пр. так, что он получает возможность вращаться.

Рама 100 имеет заранее определенный диаметр, уменьшающийся по направлению к главному трубопроводу 950 центрального участка от внешней стороны всей системы для эффективной транспортировки среды под давлением.

Как показано на фиг. 14, среда под давлением собирается на раме 100, расположенной в центральном положении, где решетчатая структура рамы разделена на четверть от других рам 100, и рама 100 центрального участка непосредственно соединена с главным трубопроводом 950 так, что среда под давлением транспортируется по главному трубопроводу 950. Кроме того, на его конце рама 100, которая используется для транспортировки среды, кроме рамы 100, показанной на фиг. 14, выполнена с возможностью обеспечения плавучести.

Кроме того, в системе используются обратные клапаны CV1, CV2 и CV3, предотвращающие поток в обратном направлении.

Главный трубопровод 950 соединен с верхней частью вспомогательной рамы 160, расположенной в секторе S1 электростанции рамы 100.

Расширительный танк 960 размещен между главным трубопроводом 950 и рамой 100, используемой для транспортировки среды под давлением так, чтобы более стабильно поддерживать вес системы, размещенной в секторе S1 электростанции.

Расширительный танк, как показано на фиг. 15A и 15B, расположен на нижней поверхности рамы 100 и содержит цилиндрический участок 961, окружающий нижнюю часть главного трубопровода 950, верхнюю и нижнюю сферические части 962 и 963, образующие верхнюю и нижнюю поверхности цилиндрического участка 961 и люк 964, сформированный в центре нижней сферической части 963.

Цилиндрическая часть 961 расширительного танка, как показано на фиг. 16A и 16B, выполнена из двойной трубы, и ее внутренность заполнена сжатым воздухом, и в ней сформирован воздушный карман 965.

Если в качестве устройства 700 нагнетания среды под давлением используется жидкостный насос, жидкость под давлением, транспортируемая из рамы 100, т. е. вода под давлением, имеет заранее определенный уровень во второй сборной/транспортирующей трубе 940, и воздушная камера 966 образуется в верхней части находящейся внутри воды W под заранее определенным давлением.

Кроме того, если вода W в расширительном баке 960 протекает куда-либо через нижнюю часть главного трубопровода 950, в танке 960 имеется заранее определенный уровень воды под давлением, предотвращающий попадание в него воздуха.

То есть, когда высота от нижней части главного трубопровода 950 до поверхности воды W в танке 960 мала и когда в него через нижнюю часть трубопровода 950 поступает вода W под давлением, вместе с водой в танк может попасть воздух из воздушной камеры 966, образуя воздушную пробку, что приведет к сбою в работе турбины. Поэтому при проектировании системы следует учитывать вышеуказанное условие.

Кроме того, вода под давлением в танке 960 в северном полушарии Земли начинает вращаться против часовой стрелки. В южном полушарии вода в танке 960 вращается по часовой стрелке, создавая в танке спиральные потоки воды. Поэтому уровень воды по окружности потока повышается, а уровень воды в центре падает. Поэтому высота уровня воды в центральной части до нижней части главного трубопровода 950 уменьшается, что приводит к возможности попадания в него воздуха из воздушной камеры 966.

Поэтому, как показано на фиг. 16A, на конце рамы 100, используемой для транспортировки среды под давлением, образован криволинейный участок 942 так, что вода под давлением, введенная в расширительный танк 960 из криволинейного участка 101, вводится в направлении, в котором она может скомпенсировать спиральное течение воды в танке 960.

То есть, в северном полушарии Земли, поскольку спиральный поток направлен против часовой стрелки, вода под давлением, нагнетаемая в танк 960, должна нагнетаться по часовой стрелке, а в южном полушарии, где спиральный поток направлен по часовой стрелке, вода под давлением вводится против часовой стрелки.

Как показано на фиг. 15B, верхняя часть главного трубопровода 950 заглушена, и отводной трубопровод 952, соединенный с турбиной T, соединен с обеими его сторонами. Кроме того, как показано на фиг. 17A-17D, в точке отвода установлен перепускной клапан-регулятор 970 для поддержания на постоянном уровне давления подаваемой на турбину T среды.

Кроме того, как показано на фиг. 17A-17D, перепускной клапан-регулятор 970 содержит перепускное отверстие 971, выполненное в отводе от главного трубопровода 950, перепускной канал 972, прикрепленный к наружной стороне перепускного клапана-регулятора 970, открывающуюся/закрывающуюся заслонку 973, поворотно установленную на наружной стенке главного трубопровода 950 для открывания/закрывания перепускного канала 972, и прижимное устройство 980 для плотного крепления заслонки 973 на внешней части перепускного канала 972.

Как показано на фиг. 17B, перепускной канал 972 выполнен в форме редуктора, площадь сечения которого уменьшается, и на его внешней части выполнено уплотнение 974.

Как показано на фиг. 17A, открывающаяся/закрывающаяся заслонка 973 открывается/закрывается за счет установки ее верхней части на кронштейне 975, закрепленном на стенке главного трубопровода 950 с помощью опорного вала 976.

Как показано на фиг. 17A-17C, прижимное устройство 980 может быть выполнено в любой форме, которая позволяет герметично крепить открывающуюся/закрывающуюся заслонку 973 к внешней части перепускного канала 972. В данном варианте предпочтительно прижимное устройство 980 содержит приводной ролик 981, расположенный на обоих нижних концах заслонки 973, неподвижный ролик 982, расположенный на обеих боковых стенках главного трубопровода 950 относительно приводного ролика 981, прижимной трос, конец которого соединен с приводным роликом 981, и противовес 984, соединенный с концом троса 983 для его натяжения.

В данном случае крепящее усилие относительно внешнего конца перепускного канала 972 направлено на сложение силы между противовесом заслонки 973 и силы, прилагаемой в направлении закрывания заслонки во взаимодействии с прилагаемым к ней извне давлением воды, и силы вталкивания приводного ролика 981 к неподвижному ролику 982. Вышеуказанная суммарная сила определяется с учетом безопасности. Кроме того, имеется возможность получить требуемое усилие крепления, используя многороликовую конструкцию с легкими роликами.

То есть, как показано на фиг. 17D, передняя часть троса 983 крепится к первому неподвижному ролику 982a, расположенному на заранее определенном участке главного трубопровода 950, и огибает поочередно первый приводной ролик 981, расположенный в нижней части заслонки 973, второй неподвижный ролик 982b, расположенный на той же оси, что и первый неподвижный ролик 981a, третий неподвижный ролик 982c, расположенный на стенке главного трубопровода 950, третий приводной ролик 981c, расположенный на другой стороне заслонки 973, четвертый неподвижный ролик 982d, расположенный на той же оси, что и третий неподвижный ролик 982c, четвертый приводной ролик 981d, расположенный на той же оси, что и третий приводной ролик 981c, и пятый неподвижный ролик 982e, расположенный на той же оси, что и четвертый неподвижный ролик 982d, и затем проходит в вертикальном направлении через реверсирующие ролики 985 и 986 и крепится к противовесу 984.

Противовес 984 содержит груз 984a, имевший заранее определенный вес, и вспомогательный груз 984b, съемно установленный на верхней части груза 984a для регулировки общего веса противовеса 984 в соответствии с эффективным давлением среды.

В данном варианте в качестве турбины T и генератора G используется турбогенератор обычного типа.

На фиг. 18A, 18B и 18C показана конструкция различных устройств, смонтированных в секторе S1 электростанции, куда входят турбина T, соединенная с отводом 952 главного трубопровода 950 спиральной трубой 953, и электрогенератор G, приводимый турбиной T, контроллер 991, трансформатор (не показан), устройство для передачи электроэнергии 992, служебное помещение (не показано) и жилые помещения 993.

Турбина T и генератор G крепятся к вспомогательной раме 160, имеющей заранее определенную высоту.

В данном случае рама 160 выступает над поверхностью моря, и выпускной патрубок 170 турбины T расположен выше уровня моря на заранее определенной высоте.

В то же время, при использовании жидкостного насоса в качестве устройства 700 нагнетания среды под давлением выполняется сток D для слива воды под давлением, выходящей из выпускного патрубка турбины T, а при использовании гидравлического насоса в качестве устройства 700 нагнетания среды под давлением сжатый воздух, приводящий в действие турбину T, выбрасывается в атмосферу. Поэтому, в данном случае, сток можно опустить.

В данном случае в качестве турбины T используется гидравлическая турбина, применяемая в обычных турбогенераторах, если в качестве устройства 700 нагнетания среды под давлением применяется жидкостный насос, а если используется пневматический насос, применяется турбина, приводимая в действие сжатым воздухом.

В данном случае, поскольку на спиральную трубу 953 в северном полушарии Земли воздействует заранее определенная сила, направленная против часовой стрелки, в северном полушарии спираль формируется против часовой стрелки, а в южном полушарии на трубу 953 воздействует сила, направленная по часовой стрелке, спираль в данном случае формируется по часовой стрелке.

В данном варианте в качестве устройства 700 нагнетания среды под давлением используется гидравлический насос, а в качестве турбины T используется гидравлическая турбина. Поэтому в системе формируется путь стока воды под давлением. Однако при использовании пневматического насоса или воздушной турбины сжатый воздух, приводящий в действие турбину, выбрасывается в атмосферу.

Ниже следует описание способа и устройства генерирования электроэнергии, используя энергию волн, по настоящему изобретению со ссылками на прилагаемые чертежи.

Для начала следует описание порядка, в котором монтируется система.

При монтаже тяжелых и крупных объектов на поверхности моря или под водой модули монтируют на берегу или на расположенных рядом с берегом площадках и транспортируют на место монтажа. В данном случае транспортировка системы займет слишком много времени и потребует слишком много средств. Кроме того, при быстрой смене погодных условий процесс монтажа придется приостановить. В данном варианте конструкция всей системы разделена на пять секций, которые показаны пунктиром на фиг. 3, [которые собираются] на ближайшем берегу, после чего эти секции собираются на месте окончательной установки. На месте окончательной установки рама 100 погружается на заранее определенную глубину вместе с якорным блоком 210, якорным тросом 220 и ответвляющимися тросами 221. В данном случае место установки рамы 100 определяют на основе плавучести рамы 100, в которую введен сжатый воздух, и длины и натяжения якорного троса 220 и ответвляющихся тросов 221. То есть, раму можно стабильно зашвартовать при любом направлении волны.

В данном случае, когда имеется заранее определенная разница в натяжении якорного троса 220 и ответвляющегося троса 221, внешняя сила прилагается к тросам 220 и 221, которые имеют относительно большее натяжение по сравнению с другими элементами. Когда якорные тросы 220 и 221 обрываются под воздействием приложенных к ним внешних сил, сила прилагается к следующему тросу, поэтому натяжение якорного троса 220 и ответвляющегося троса 221 становится постоянным.

Натяжение якорного троса 220 и ответвляющегося троса 221 регулируется устройством 250. То есть, как показано на фиг. 7A-7D, регулировка натяжения осуществляется, когда натягивающий трос 255 намотан между роликами 262 и 364, расположенными на соединительных кольцах 251 и 252, каждое из которых прикреплено к верхней части ответвляющегося троса 221, и нижняя поверхность рамы натянута. В это время благодаря наличию тензометра (не показан) на конечном участке натягивающего троса 255 натяжение якорного троса 220 и ответвляющегося троса 221 уравнивается.

В то же время, в соответствии с погодными условиями на море или гидрологическими условиями на морском дне на месте установки якоря частично или полностью погружаются в морское дно, и к ним крепятся якорные тросы для швартовки рамы 100.

Поскольку расширительный танк 960 имеет относительно большую плавучесть благодаря наличию воздушного кармана 965 и воздушной камеры 966, его погружение на требуемую глубину представляет трудность. Поэтому, как показано на фиг. 15B, вся конструкция разделена на четыре секции, и разделенные таким образом секции транспортируются к месту окончательной установки и там собираются. После этого в воздушный карман 965 и воздушную камеру 966 закачивается сжатый воздух.

Кроме того, расширительный танк благодаря плавучести, создаваемой воздушным карманом 965, расположенным у стенки, и воздушной камерой 966, сформированной внутри танка, может, по существу, выдерживать полный вес системы, воздействующий на сектор S1 электростанции.

Далее следует описание способа генерирования электроэнергии.

Сначала будет приведено описание вертикальных перемещении буя 500 со ссылками на фиг. 8B.

Буй 500 всегда плавает на поверхности. В отсутствие требуемого волнения буй 500 плавает на среднем уровне моря. При наличии требуемого волнения буй поднимается и опускается между волнами. То есть, он перемешается под воздействием волн.

В это время верхняя часть поворотного устройства 300 выступает над поверхностью моря, а передняя кромка буя 500 при воздействии на нее сильной волны имеет возможность наклона относительно конца соединительной тяги 420 во взаимодействии с петлями 422 и 510 и шкворнем 511. То есть его передняя часть всегда погружена в море на заранее определенную глубину так, что буй 500 поднимается/опускается под воздействием волн на высоту этих волн.

Кроме того, центр тяжести буя 500 смещен к одному концу буя. То есть, центр тяжести смещен к концу благодаря наличию кожуха 520, барабана 610, однонаправленного привода 800, устройства 700 нагнетания среды под давлением. Кроме того, поскольку положение освобождения приводного троса 620 смещено от его центра, задняя часть буя 500 (т.е. часть, обращенная к набегающей волне) всегда поднята, а передняя часть буя 500 (т.е. часть, обращенная к заднему фронту волны) всегда погружена в море, поэтому буй всегда находится в море в положении, при котором его передняя часть, на которую воздействует волна, поднята, а противоположная его часть всегда погружена в воду. Таким образом достигается стабильность вертикальных перемещений буя 500.

То есть, когда центр тяжести буя 500 находится в его центре и когда положение освобождения приводного троса 620 находится также в его центре, направленная вниз сила, воздействующая на буй, равномерно прилагается в направлении его короткой оси, поэтому передняя и задняя части буя 500 находятся в одной плоскости. В этом случае на буй действует горизонтальная сила волны, которая не зависит от вертикальных перемещений буя 500, и требуемые вертикальные перемещения буя 500 получены быть не могут. Кроме того, когда на буй 500 и поворотное и опорное устройства 300 и 400 воздействует значительное усилие, буй 500 и поворотное и опорное устройства 300 и 400 могут быть повреждены. Поэтому в данном варианте, как показано на фиг. 9A, центр тяжести буя 500 и положение освобождения приводного троса 620 смещены от его центра. То есть, он расположен на одной трети [длины] от его конца. Направленная вниз сила, воздействующая на буй 500, велика на его передней части и слаба на его задней части. Передняя часть буя 500 (т.е. часть, на которую воздействует волна) всегда приподнята, а противоположная часть буя погружена в воду, благодаря чему возникают требуемые вертикальные перемещения буя. Кроме того, как показано на фиг. 9B, поскольку горизонтальная составляющая P силы волны приложена к острой передней стенке буя 500, а вертикальная составляющая PV этой силы приложена к нижней части буя 500, буй 500 более легко совершает вертикальные перемещения во взаимодействии с вертикально прилагаемыми усилиями волн. То есть, поскольку настоящее изобретение направлено на использование энергии волн, которая генерируется при подъеме буя 500, достигается возможность более легко получить требуемое усилие.

В то же время, когда волна воздействует на буй 500 и поднимающееся/опускающееся устройство 400, буй 500, как показано на фиг. 8B и 8C, перемещается в направлении набегающей волны. Сила, воздействующая на буй 500, воздействует также и на поднимающееся/опускающееся опорное устройство 400 и поворотное устройство 300, и эта сила поворачивает опорное устройство 400. То есть, горизонтальная прямая, соединяющая центр вращения поворотного устройства 300 и центр буя 500, совпадает с направлением распространения волн.

Поэтому при изменении направления распространения волн, когда трос поднимающегося/опускающегося опорного устройства 400 слегка изгибается, поворотная рама 320, выполненная заодно с опорным элементом 310, к которому прикреплен трос 410, поворачивается, и ось поднимающегося/опускающегося поворотного устройства 400 совпадает с направлением распространения волн так, что система восстанавливает свою первоначальную форму и сохраняет требуемые вертикальные перемещения буя 500, как показано на фиг. 8B и 8C.

То есть, на переднюю часть буя 500, которая всегда приподнята под воздействием набегающих волн, постоянно воздействуют волны, поэтому передняя нижняя поверхность буя 500 подвергается воздействию набегающих волн и приподнята, и за счет этого достигаются более эффективные вертикальные перемещения буя 500.

Кроме того, поскольку буй 500 соединен с возможностью поворота с концом соединительной тяги 420 с помощью петель 422 и 519 и шкворня 511, вертикальные перемещения в том участке, где размещено устройство 600 генерирования вращения, становятся большими, в результате чего работа устройства 600 становится более эффективной.

Ниже следует описание способа генерирования вращения в соответствии с вертикальными перемещениями буя 500.

Когда буй 500 движется из впадины между волнами на вершину волны, поскольку приводной трос 600, соединенный с концом рычага 323 натягивается, приводной трос 620, намотанный на барабан 610, разматывается, и барабан 610 вращается на длину смотанного троса 620, преодолевая упругое сопротивление поворотного упругого элемента 630.

Когда барабан 610 вращается, устройство 700 для нагнетания сжатой среды, соединенное с одной стороной круглой пластины 612 барабана 610 через устройство 800 однонаправленного привода, приводится в действие.

То есть, когда барабан 610 вращается в направлении сматывания приводного троса 620, приводной вал 810, закрепленный на одной стороне круглой пластины 612, и ведущая звездочка 830, соединенная с приводным валом 810 через устройство 820 однонаправленного привода, вращаются, и это вращение передается на устройство 700 нагнетания среды под давлением через цепь 850 и ведомую звездочку для привода этого устройства 700 нагнетания среды под давлением, в результате чего нагнетается среда под давлением.

Если в качестве устройства 700 нагнетания сжатой среды используется жидкостный насос, поскольку его всасывающая сторона (не показана) погружена в воду, морская вода закачивается в шланг 910 транспортировки среды под давлением через выпускной патрубок (не показан) и затем сжимается. Если в качестве устройства 700 нагнетания сжатой среды используется пневматический насос, через всасывающее отверстие, сообщающееся с атмосферой, в него засасывается воздух, сжимается в нем и через выпускной патрубок закачивается в шланг 910 для транспортировки среды под давлением.

Приводной трос 620, намотанный на барабан 610, имеет заранее определенную длину, которая рассчитывается на основании высоты волн на месте окончательного монтажа устройства по настоящему изобретению. Поэтому, когда на устройство воздействуют волны заранее определенной высоты, приводной трос 620 полностью сматывается с барабана 610 и вытягивается нормально относительно барабана 610 и отцепляется от барабана 610 благодаря предохранительному соединительному устройству 640, при этом усилие волны, поднимающей буй 500, не воздействует на приводной трос 620. То есть усилие волны прилагается только к поднимающемуся/опускающемуся опорному устройству 400 так, что устройство 400 поднимается и опускается вместе с буем 500, поглощая энергию волны, благодаря чему предотвращаются обрыв приводного троса 620 и поломка буя 500 и множества опорных устройств.

Поскольку начальный намотанный конец приводного троса 620 соединен с выступающим кольцом предохранительного пальца 642, вставленного в паз 641, выполненный в барабане 610, и проходит нормально относительно барабана, в положении, когда приводной трос 620 полностью смотан с барабана, предохранительный палец 642 выходит под воздействием усилия, приложенного к нему приводным тросом 620, за счет чего приводной трос 620 освобождается от барабана 610.

Поскольку предохранительный палец 642 затянут винтом 647, взаимодействующим с кронштейном 646, расположенным на одной стороне паза 641, в обычных обстоятельствах предохранительный палец 642 не выходит из паза 641, однако, когда на приводной трос, расположенный нормально относительно барабана 610, предохранительный палец выходит из паза, обеспечивая расцепление троса и барабана.

Когда буй 500 опускается во впадину между волнами, показанную пунктиром на фиг. 8B, приводной трос 620 сохраняет отпущенное состояние, и барабан вращается в противоположном направлении под воздействием упругого элемента 630 для намотки приводного троса 620, и обгонная муфта 820 устройства 800 однонаправленного привода передает вращение барабана 610 на устройство 700 нагнетания среды под давлением, только когда барабан вращается в направлении разматывания приводного троса 620, при этом вращение передается на ведущую звездочку 830. Наоборот, когда приводной трос 620 наматывается на барабан 610, вращение на ведущую звездочку 830 не передается, и вращается только барабан 610. Кроме того, поскольку ведущая звездочка 830 не вращается, устройство 700 нагнетания среды под давлением, соединенное с ведущей звездочкой 830 через цепь 850 и ведомую звездочку 840, не вращается.

Поэтому устройство 700 нагнетания среды под давлением непрерывно приводится в действие в одном направлении и осуществляет нагнетание.

Ниже следует пояснение процесса транспортировки среды под давлением в соответствии с работой устройства 700 нагнетания среды под давлением.

Среда под давлением, выходящая из каждого устройства 700 нагнетания среды под давлением, подается на турбину T через устройство 900 для транспортировки среды под давлением.

Во время этого процесса транспортировки среда под давлением собирается на раме 100, используемой для транспортировки среды под давлением, через шланг 910, соединенный с выпускным патрубком устройства 700 нагнетания среды под давлением, и пустотелый трубчатый элемент 312 опорного элемента 310, соединенный со шлангом 910, после чего подается в главный трубопровод 950.

В это время, поскольку на конечном участке рамы 100 установлены обратные клапаны CV1, CV2 и CV3, обратного потока среды во время процесса транспортировки не возникает. Среда под давлением всегда течет в главный трубопровод 950, что предотвращает потери среды под давлением.

Среда под давлением, прошедшая через раму 100, подается в главный трубопровод 950 через расширительный танк 960, а из главного трубопровода 950 подается на турбину T для привода электрогенератора G для производства электроэнергии.

Среда под давлением, поступающая в конечный участок транспортирующей рамы 100, вводится в расширительный танк 960, который сглаживает пульсации движения среды под давлением, уменьшая изменения давления и количества среды.

Когда давление среды, проходящей по главному трубопроводу 950, превысит заранее определенную величину, [срабатывает] перепускной клапан-регулятор 970, расположенный в верхней части главного трубопровода 950, и давление падает так, что на турбину T поступает среда под заранее определенным давлением.

Как показано на фиг. 15B и 17B-17D, в отводе главного трубопровода 950 выполнено перепускное отверстие 971, на внешней стороне которого выполнен перепускной канал 972, выпускной порт которого закрыт заслонкой 973, которая закрывает выпускной порт канала 972 во взаимодействии с крепящим узлом 980. Когда давление в главном трубопроводе 950 превышает заранее определенный уровень, это давление преодолевает силу, заставляющую заслонку 973 прижиматься под воздействием устройства 980, эта заслонка 983 открывается, и среда под давлением сливается в море. Когда давление в главном трубопроводе 950 падает ниже заранее определенного уровня, заслонка 973 перекрывает канал 972 во взаимодействии с усилием прижимного устройства 980, в результате чего на турбину T всегда подается среда под постоянным давлением.

Ниже следует более подробное описание работы прижимного устройства 980. Трос 983, начальный участок которого закреплен на неподвижном ролике 982, расположенном на главном трубопроводе 950, огибает неподвижный ролик 982 и приводной ролик 981, расположенный на обоих концах заслонки 973, а к концу этого троса прикреплен противовес 984. Сила тяжести, воздействующая в вертикальном направлении, преобразуется в горизонтальное усилие через меняющие направление ролики 985 и 986 и затем прикладывается в направлении, при котором трос 983, намотанный между приводным роликом 981 и неподвижным роликом 982, натягивается. После этого, поскольку приводной ролик 981 вытягивается в направлении к неподвижному ролику 982, нижняя часть заслонки 973, где расположен приводной ролик 981, притягивается к неподвижному ролику 982, то есть к выпускному отверстию перепускного канала 972.

Закрывающее усилие, приложенное в направлении закрывания задвижки 973, рассчитывается на основании веса самой задвижки 973, давления воды, воздействующего на переднюю поверхность задвижки 973, и усилия, развиваемого устройством 980. Когда давление среды в главном трубопроводе 950 ниже заранее определенного уровня, давление в главном трубопроводе 950 и усилие закрывания уравновешиваются или усилие закрывания превышает давление в главном трубопроводе, поэтому задвижка 973 остается закрытой, а когда давление в главном трубопроводе 950 превышает заранее определенный уровень и преодолевает усилие закрывания, заслонка 973 отходит, позволяя среде выйти из главного трубопровода 950 в море, чтобы понизить его внутреннее давление. После этого, когда давление в главном трубопроводе вновь упадет ниже заранее определенного уровня, давление среды, подаваемой на турбину T по главному трубопроводу, всегда остается постоянным.

В данном случае прижимное устройство 980 может содержать один приводной ролик 981 и один неподвижный ролик 982. В этом случае противовес 984 должен быть тяжелее. Поэтому предусмотрена возможность установки четырех приводных роликов 981a-981d и пяти неподвижных роликов 982a-982e, чтобы уменьшить вес противовеса 984. Это устройство имеет многослойную структуру.

Среда под давлением, подаваемая из главного трубопровода 950 в процессе транспортировки среды под давлением, вводится на турбину T по спиральной трубе 953, соединенной с отводной трубой 952. Спиральная часть спиральной трубы 953 направлена против часовой стрелки в северном полушарии Земли или по часовой стрелке в южном полушарии, чтобы компенсировать потоки, возникающие в результате вращения Земли, и более эффективно использовать среду под давлением.

Кроме того, если устройством 700 нагнетания среды под давлением является жидкостной насос, вода под давлением приводит в действие турбину T и затем сбрасывается в атмосферу над уровнем моря через выпускной патрубок 170 турбины T. Поскольку турбина T расположена на вспомогательной раме 160, возвышающейся над верхней поверхностью рамы 100, а выпускной патрубок 170 расположен на заранее определенной высоте над уровнем моря, вода хорошо сливается по сливному колодцу D.

Если устройством 700 нагнетания среды под давлением является пневматический насос, отличающийся от жидкостного насоса, сжатый воздух, приводящий турбину, выбрасывается в атмосферу.

На фиг. 18A-18C показан один пример турбины T и генератора G, включенных в настоящее изобретение. В данной системе, не выходя за пределы формулы изобретения, могут использоваться турбины и генераторы любых типов.

Электроэнергия, генерируемая генератором, преобразуется в секторе электростанции S1 и подается на соответствующие элементы на берегу по проложенному по дну кабелю или по подобным устройствам.

На фиг. 19 показан другой вариант электрогенератора, куда входит центральный пост управления HQ с трансформатором, источником питания служебными и жилыми помещениями и т.п., а также пост управления электростанцией SQ с электростанцией S1, сектором нагнетания среды под давлением S2 и расположенный вокруг центрального поста управления HQ так, что энергия, произведенная каждой электростанцией, собирается на центральном посту управления HQ, преобразуется и подается на соответствующие элементы на берегу по проложенному дну кабелю или по подобным устройствам.

Кроме того, в секторе электростанции S1 нет необходимости оборудовать служебные и жилые помещения, поскольку персонал не находится там продолжительное время. Однако следует предусмотреть аварийные средства на случай аварий, ремонта и пр. Обычно руководство, управление и пр. осуществляются с центрального поста управления HQ.

Несмотря на то, что для иллюстрации были описаны предпочтительные варианты настоящего изобретения, специалистам очевидно, что возможны различные модификации, добавления и замены, не выходящие за пределы объема и духа настоящего изобретения, определяемых прилагаемой формулой изобретения.

Способ и устройство предназначены для преобразования энергии волн в электрическую энергию. Множество буев под действием волн совершают вертикальные перемещения, которые преобразуются во вращение устройства нагнетания рабочей среды, установленного на каждом буе. Последний соединяют с опорным элементом решетчатой рамы, погруженной в воду. Рабочая среда под давлением посредством главного трубопровода подается на турбину, соединенную с электрогенератором. При этом, когда давление среды превышает заранее определенный уровень, автоматически открывают перепускной клапан-регулятор, а когда давление падает ниже заранее определенного уровня, перепускной клапан-регулятор автоматически закрывают. Способ и устройство позволяют максимально эффективно преобразовывать энергию волн. 2 с. и 9 з.п.ф-лы, 19 ил.

1. Способ генерирования электроэнергии, использующий энергию волны, заключающийся в том, что поднимают/опускают множество буев в ответ на воздействие на них волн, преобразуют вертикальные перемещения каждого буя во вращение, отличающийся тем, что каждый буй соединяют с каждым из множества опорных элементов, расположенных на решетчатой раме, погруженной в воду, с помощью вращения приводят устройство нагнетания среды под давлением, установленное на каждом буе, транспортируют среду под давлением в главный трубопровод, при этом на этапе транспортировки среды под давлением для нормальной транспортировки, когда давление среды превышает заранее определенный уровень, автоматически открывают перепускной клапан-регулятор для сбрасывания давления, а когда давление падает ниже заранее определенного уровня, перепускной клапан-регулятор автоматически закрывают, приводят во вращение турбину, используя среду под давлением, подаваемую на нее через главный трубопровод, генерируют электроэнергию генератором, соединенным с турбиной. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на этапе транспортировки пульсацию давления устраняют с помощью расширительного танка, который устанавливают на заранее определенном участке пути транспортировки. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что на этапе транспортировки среду под давлением вводят в расширительный танк по спирали в направлении, обратном направлению спирали, образующейся в результате вращения Земли. 4. Устройство для генерирования электроэнергии, использующее энергию волн, содержащее расположенную на заранее определенной глубине в море в заранее определенном месте окончательного монтажа устройства раму с центральным сектором электростанции, опорное средство, подвижно поддерживающее раму в море, множество буев, средство генерирования вращения для преобразования, вертикальных перемещений буев, однонаправленный привод для передачи направленного в одну сторону вращения от средства генерирования вращения и генератор, отличающееся тем, что устройство снабжено множеством секторов нагнетания среды под давлением, разнесенных на заранее определенное расстояние относительно центрального сектора, поворотным средством, расположенным на секторе нагнетания среды под давлением, заранее определенная часть которого выступает выше уровня моря, поднимающееся/опускающееся опорное средство, соединенное с верхней частью поворотного средства, при этом буи присоединены к каждому из конечных участков поднимающегося/опускающегося опорного средства, средство генерирования вращения расположено на каждом из буев, а средство нагнетания среды под давлением расположено на верхней поверхности каждого буя, соединено с однонаправленным приводом для передачи направленного в одну сторону вращения и подключено к расположенной в центральном секторе турбине, приводящей генератор. 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что рама содержит усиливающие элементы, соединяющие основные элементы рамы, которые образуют решетку, с основным элементом рамы. 6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что опорное средство рамы содержит множество якорных тросов, размещенных на морском дне, и якорный трос для соединения рамы и якорных тросов. 7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что с верхней частью якорного троса соединено множество ответвляющихся тросов и каждый ответвляющийся трос соединен с рамой. 8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что между нижней поверхностью рамы и верхней частью ответвляющегося троса расположено средство для управления натяжением. 9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что средство управления натяжением содержит соединительные кольца, соединенные с нижней поверхностью рамы и верхней частью ответвляющегося троса соответственно, ролики, подвижно установленные на конце, противоположном соединительным кольцам, и натягивающий трос, намотанный между роликами для регулирования силы натяжения между якорным тросом и ответвляющимся тросом. 10. Устройство по п.5, отличающееся тем, что главный элемент рамы выполнен пустотелым и в его часть введен сжатый воздух для создания заранее определенной плавучести, а другая часть используется как трубопровод для транспортировки среды под давлением. 11. Устройство по п.4, отличающееся тем, что поворотное средство содержит опорный элемент, расположенный вертикально с возможностью поворота.