початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2150021

СПОСІБ УТИЛІЗАЦІЇ енергії Відновлювані джерела (ВАРІАНТИ) І МОДУЛЬ енергостанція ПОТУЖНІСТЮ ДО МЕГАВАТТ ДЛЯ ЙОГО ЗДІЙСНЕННЯ

Ім'я винахідника: Русецький Олександр Миколайович
Ім'я патентовласника: Русецький Олександр Миколайович
Адреса для листування: 117036, Москва, вул. Дмитра Ульянова 30-12, Русецький Олександру Миколайовичу
Дата початку дії патенту: 1999.05.31

Спосіб утилізації поновлюються джерел і модуль енергостанції призначений для перетворення енергії вітрових хвиль водойм. На поверхні води з комплектуючих збирають жорсткий об'ємний каркас у вигляді однотипних модулів, встановлюють безліч поплавців в кілька рядів як уздовж, так і перпендикулярно робочого вала з муфтами одностороннього обертання на кожен поплавок і поплавці пов'язують з муфтами гнучкими зв'язками. Вторинні вали передавальних механізмів різних модулів з'єднують карданними передачами. Площа енергостанції, параметри і кількість поплавців визначають по виведеної формулою залежно від проектної потужності. Використовують поплавці двох оптимальних форм для двох варіантів підвіски - на двуплечий важіль і на вертикальній ділянці замкнутої через 4 шківа зв'язку. На каркасі розміщують вітроагрегати, перетворювачі сонячної енергії, виробничі і житлові споруди. Утилізовану енергію хвиль і вітру у вигляді механічної енергії обертового вала через механізми зчеплення, роздаткові коробки і т.п. використовують для приводу електрогенераторів, насосів, вакуумних дистиляційних установок, опріснювальних установок зворотного осмосу, млинів та ін. Первинну електроенергію з нестабільними параметрами використовують для нагрівання пари, зарядки акумуляторів, а й для роботи електролізера і отримання водню, його накопичують в резервуарах і використовують для роботи двигуна внутрішнього згоряння для приводу іншого генератора зі стабілізацією параметрів за допомогою зворотного зв'язку. Насосами морську воду перекачують в резервуари вище рівня моря і використовують для роботи гідроелектроагрегата за принципом гідроакумулюючої електростанції. Енергостанція встановлюють на шарнірної опорі, або на палях, або на понтонах з можливістю регулювання висоти розташування каркаса щодо рівня води, оснащують водяними колесами для маневрування. Винахід дозволяє підвищити ККД і потужність з високою надійністю роботи.

ОПИС ВИНАХОДИ

Група винаходів відноситься до "малої енергетики", в основному до гідроволновой, до розширення, розвитку і вдосконалення технічних засобів і способів ефективного використання, т. Е. "Утилізації або вживання з користю" (див. Сов. Енциклопедії. Словник. Изд. " сов. енциклопедії., М., 1980, с. 1403) екологічно чистих джерел енергії - морських і океанських хвиль, вітру і сонця.

Відомі способи використання зазначених джерел за допомогою вітроагрегатів, сонячних батарей (див. Там же, с. 218 і с. 1250), а й хвильових енергоустановок (наприклад, патент США N 5359229, кл. 290-53, 1994 г.). До недоліків вітрових енергоустановок відносять їх гучність, невисокі потужності і нестабільність, сонячні енергоустановки займають великі території і та нестабільні. Хвильові установки вигідно відрізняються тим, що не займають дорогі ділянки землі в густозаселених районах, перебуваючи на морі. Однак, проаналізувавши понад 1000 патентів і авторських свідоцтв на винаходи по даній темі, можна зробити висновок, що енергію хвиль в цих проектах використовують нераціонально, витрачаючи її не тільки на виконання корисної роботи, а й на роботу з підйому ваги самих поплавців. Ці втрати істотні при оцінці рентабельності, коли потрібно отримати великі потужності порядку мегават і установки повинні займати площі близько га і тоді одним з головних стає питання металоємності конструкції. Істотними є і втрати і розсіювання енергії хвиль на занурених у воду частинах опор і поплавців, і при однакових виробничих витратах вихідна потужність установки буде вище, якщо розсіювання буде меншим. Втілення на практиці відомих проектів хвильових енергоустановок і, тим більше, доведення їх потужностей до мегават, є малорентабельним в зв'язку з низьким їх ККД і великими витратами матеріалів і засобів і особливо через необхідність дорогих підводних будівельно-монтажних робіт або через необхідність використання дорогих плавзасобів, а й у зв'язку з невисокою надійністю через надмірну складність і безлічі рухомих деталей. Тому до теперішнього часу хвильові установки не ввійшли в розряд практично використовуваних, і в усьому світі є лише кілька дослідних зразків.

Найбільш близьким аналогом (прототипом) всіх варіантів "способу" групи винаходів є патент США N 4495424, 1985 г., кл. 290-53, (F 03 B 13/12) - "Plant for Utilization of Wind and Waves". Хоча об'єктом даного патенту є пристрій, в його описі коротко перераховані дуже перспективні ідеї, що містять ознаки "способу", використання плавучих платформ з вітровими і хвильовими енергоустановки для утилізації вітру і хвиль для ряду виробничих цілей, наприклад, для знесолення морської води, а й для отримання і зберігання водню, зокрема для харчування двигунів, що працюють на водні. Акцент зроблений на оригінальну вітрову енергоустановку, а хвильова установка, описана тут, має недоліки, перерахованими вище. Так, пропонується використовувати поплавці на маятникових важелях для приводу гідронасосів для обертання гідрогенератора - тут і складні протяжні магістралі для морської води, і безліч поршневих насосів - на кожен поплавок, і громіздкий дорогий корпус плавзасоби типу танкера. Реалізувати цей проект - дуже дороге задоволення вже через необхідність виготовлення корозійностійких магістралей і безлічі насосів для морської води, не кажучи про вартість судна типу танкера.

Аналогами пристроїв, застосовуваних у всіх заявлених винаходи групи, можна визнати патент Франції N 2339071, 1977, кл. F 03 B 13/12, патент РФ N 2049927, 1995, кл. F 03 B 13/18 і авт. св. СРСР N 1596125, 1990, кл. F 03 B 13/12. У першому варіанті заявленого "способу" в окремому випадку використовують пристрій, аналогічне описаному в авт. св. СРСР N 1617182, 1990, кл. F 03 B 13/12. Спільними з заявленими є такі ознаки, як наявність опор, поплавців, гнучких зв'язків, валів відбору потужності з муфтами одностороннього обертання. Найбільш близьким аналогом (прототипом) заявленого пристрою можна вважати патент США N 3911287, 1975 г., кл. 290-53 (F 03 B 13/12). До недоліків прототипу і аналогів можна віднести використання важких поплавців, оскільки для здійснення роботи при спаді хвилі використовується вага самого поплавка. Крім того, надмірно складна конструкція підвіски поплавців і зв'язків ускладнює використання десятків поплавців на ділянці великої площі з приводом на один вал, що необхідно для отримання значних потужностей. Дані рішення і не можна вважати рентабельними і здатними вирішувати серйозні завдання енергозабезпечення - це і складна металомістка кінематика, і використання, в прототипі, ланцюги в якості гнучкого зв'язку, що контактує з морською водою і тому має малий ресурс роботи.

СУТНІСТЬ ВИНАХОДИ

Завданням даної групи винаходів є отримання енергії від поновлюються джерел, в першу чергу від морських хвиль, підвищення ККД і нарощування потужності, до мегават, і надійності хвильових енергоустановок, а й створення на базі їх простих і недорогих збірних модульних енергостанцій з використанням, як додаткових, і енергії сонячного випромінювання і вітру і створення на цій базі різних виробництв і житлових комплексів, що використовують не тільки електроенергію, але і механічну енергію обертового вала.

Загальним технічним результатом при здійсненні всіх варіантів винаходів даної групи, в обсязі їх незалежних пунктів, є отримання корисної енергії від морських або океанських хвиль, тобто, утилізація (застосування з користю) їх енергії, яка перетворюється в енергію обертання валу відбору потужності енергостанції , що складається з однотипних модулів. При цьому, на думку автора, досягається більш високий ККД у порівнянні з аналогами, а корисна потужність, яку можна віднімати від зазначеного валу для утилізації на споживач, може становити мегавати і це має промислове значення. Таким чином, винахід вирішує поставлене завдання.

Винахід пояснюється графічним матеріалом, де на

Фіг. 1 - вузол хвильової установки з підвіскою поплавка на двуплечий важіль;

Фіг. 2 - вузол установки зі зв'язком через блок;

Фіг. 3 - вид збоку на установку з підвіскою декількох поплавців на двоплечих важелях у вигляді сегмента шківа;

Фіг. 4 - вид зверху на установку згідно фіг. 3 з поплавками в кілька рядів (показано 2 ряди);

Фіг. 5 - вид збоку хвильової установки з підвіскою поплавців на замкнутих зв'язках;

Фіг. 6 - вид зверху на установку згідно фіг. 5;

Фіг. 7 - вид збоку берегового варіанти розташування установки з підвіскою поплавців на двоплечих важелях;

Фіг. 8 - вид зверху установки згідно фіг. 7.

Фіг. 9 - вид збоку плаваючого варіанти установки з підвіскою поплавців на двоплечих важелях.

	Фіг. 10 - схема енергостанції з можливими варіантами її структури і різними способами утилізації енергії хвиль і вітрової енергії. Фіг. 11 - вид збоку поплавка найбільш ефективної форми для установки, представленої на фіг. 5. Фіг. 12 - муфта одностороннього обертання на валу за типом храпового механізму, з закріпленням зв'язку на барабані; Фіг. 13 - зубчасті колеса з металопрокату на валу квадратного перетину, що обертається в підшипниках ковзання у вигляді пари кілець; Фіг. 14 - опреснительная дистиляційна вакуумна установка з приводом від вала відбору потужності.

Суть винаходу і сукупність відмінних ознак, які об'єднують групу винаходів-варіантів запропонованого способу утилізації джерел енергії, а й заявленого пристрою, полягає в перетворенні енергії морських і океанських хвиль, як основного джерела, за допомогою безлічі поплавців 1 (фіг. 1 - 9), встановлених в модульних (тобто, однотипних) осередках прозорого для проходження хвиль жорсткого об'ємного силового каркаса, гнучких зв'язків 2, в окремих випадках, сталевих або капронових тросів, або ланцюгів, а й муфт 14 одностороннього обертання з барабанами 13, в енергію низкооборотного , до 500 об / хв, обертового вала 3 відбору потужності і потім в підключенні до цього валу через передавальні механізми 4, що містять механізми зчеплення, роздаткові коробки, коробки передач і перехідники, різних споживачів енергії, які використовують для своєї роботи крутний момент вала. Кожному поплавця 1 відповідає своя муфта 14, одна або кілька, які, в окремих випадках, стягують за допомогою шпильок в пакети. Як споживачів використовують електрогенератори 5, різноманітні насоси, опріснювальні установки на базі їх, наприклад вакуумні дистиляційні установки і установки зворотного осмосу з насосами високого тиску 50-150 атм, млини, дробарки тощо. (Фіг. 10). В окремих випадках на каркасі енергостанції, яка може займати на поверхні води площа 1-100 га і більше, встановлюють і вітроагрегати, і перетворювачі сонячної енергії, які доповнюють один одного і їх використовують в залежності від погодних умов. Для отримання сумарних потужностей від декількох модулів енергостанції, в окремих випадках за допомогою карданних передач, або з допомогою з'єднувальних муфт, з'єднують вторинні вали 55 (або вали третьої і наступних ступенів передавальних механізмів), ведені від валів 3 відбору потужності різних модулів. Це дозволяє знизити металоємність установки.

Енергостанції встановлюють на березі на шарнірної опорі 47 (фіг. 7), або на палях, або мають у своєму розпорядженні на плаву за допомогою непотоплюваних понтонів 6 і 48 (фіг. 9), при цьому мінімальні розміри каркаса енергостанції, щоб уникнути перекидання і затоки хвилею, повинні бути по довжині і ширині не менше ніж в 3, а висота - не менше ніж в 1,1 рази більше максимальної висоти хвиль, характерних для акваторії експлуатації. Понтони 6 і 48 виготовляють витягнутої форми, наприклад із сталевих труб з завареними торцями, їх розташовують або в горизонтальному положенні під водою на глибині 0,1 10 м, або у вертикальному положенні, з регульованим частковим зануренням. Останні занурюють шляхом силового впливу до певної глибини і регулюють тим самим положення ватерлінії, т. Е. Висоту положення платформи щодо рівня води. Потім вертикальні понтони 6 фіксують щодо каркаса, з блокуванням, т. К. Це дуже відповідальний вузол. Зокрема, вертикальні понтони 6 роблять складовими з циліндрів різного діаметру - малого (в порівнянні з розмірами поплавців 1) в поверхневому шарі води товщиною 1-10 м, і великого діаметра - на більшій глибині (фіг. 9). Така форма понтонів 6, як опорної складової каркаса, краща для підвищення прозорості каркаса для перехожих хвиль, т. Е. Для зменшення їх впливу на хвилі, що викликає втрати і розсіювання їх енергії. Це найбільш оптимально, оскільки підтримка каркаса взагалі без понтонів 6 і 48 хоча і більш вигідна з точки зору зменшення втрат енергії, але навряд чи можлива (хіба що за допомогою повітряних куль, або дирижаблів, але це занадто важко здійсненне через вітрових навантажень) . Горизонтальні понтони 48 розміщують під водою на глибині 1-10 м за допомогою стійок, причому сумарний водотоннажність їх роблять рівним з точністю до 50% суми ваг їх і платформи. Положення ватерлінії регулюють і шляхом наповнення баластних баків водою на платформі.

Для запобігання затоплення установки через пробоїн і протікання, в окремих випадках, внутрішні обсяги поплавців 1 і понтонів 6 і 48 заповнюють вологостійкими вологонепроникними пористими газозаполненнимі синтетичними матеріалами, наприклад пінопластами або пінополіуретаном. Сумарний обсяг всіх понтонів 6 і 48, в кубометрах, роблять в 1,1-5 разів більше ваги всієї платформи, в тоннах, причому понтони 6 розподіляють по площі платформи таким чином, щоб вони не знаходилися на шляху хвиль, набігаючих на поплавці 1, а відстань між вертикальними понтонами 6 у верхньому шарі води товщиною 1-10 м витримують в 3-5000 разів більше поперечних їх розмірів. Сумарний обсяг всіх поплавців 1, в кубометрах, роблять рівним 0,5-3,0 від сумарної ваги, в тоннах, всієї платформи з обладнанням і людьми. Плаваючі енергостанції можуть являти собою так звані плавучі острови з виробничими і житловими будівлями, їх оснащують якорями з лебідками і водяними колесами, наприклад на периферії каркаса платформи, для переміщення її та маневрування, з приводом від власного вала 3 відбору потужності.

З огляду на мінливості інтенсивностей хвилювання, вітру, або сонячного випромінювання, виникає задача стабілізації вихідних параметрів енергостанції. Для цього отримують запас проміжного продукту, що володіє потенційною енергією, а потім за допомогою відповідного двигуна приводять в обертання електрогенератор, частоту обертання і вихідна напруга якого стабілізують за допомогою блоку зворотного зв'язку, керуючого подачею зазначеного продукту для енергопостачання двигуна. Таким продуктом може бути, наприклад, водень, який отримують за допомогою електролізерів після первинного перетворення енергії обертового вала в електроенергію з нестабільними параметрами, непридатними для звичайних споживачів, але придатними для роботи електролізерів. В окремому випадку первинну електроенергію отримують за допомогою високочастотного електрогенератора 5 при його обертанні зі швидкістю 7000-25000 об / хв за допомогою підвищує передавальної коробки і використовують для индукторного нагріву води і отримання пари високого тиску в паровому котлі. В інших окремих випадках таким енергоносієм служить стиснене повітря, який закачують насосами в резервуари високого тиску, або вода в резервуарі, побудованому на висоті, наприклад, більше 10 м над рівнем моря, яку закачують в резервуар з моря гідронасосами. Ці енергоносії використовують потім для приводу парових, газових і гідротурбін, відповідно, зі стабілізацією вихідних параметрів шляхом регулювання подачі енергоносіїв на лопатки турбін з допомогою блоку зворотного зв'язку. Можна отримувати і інші високопотенціальні енергоносії, наприклад карбід кальцію, для отримання потім ацетилену.

Заявлений пристрій і його конструктивні особливості в обсязі незалежного пункту формули винаходу коротко можна охарактеризувати наступним чином: на опорі у вигляді жорсткого об'ємного силового каркаса, прозорого для хвиль, над поверхнею води встановлений вал 3 відбору потужності, муфти 14 одностороннього обертання, безліч поплавців 1 на нижніх плечах двоплечих важелів, причому довжина плечей не менш максимальної амплітуди хвиль, характерних для умов експлуатації. До другого плечу 40 прикріплена гнучка зв'язок 2, огинає кілька разів барабан 13 на муфті 14 одностороннього обертання на валу 3 відбору потужності (фіг. 12), причому після частини оборотів навколо барабана 13 зв'язок 2 закріплена на барабані 13, а до вільного кінця зв'язку 2 підвішений вантаж 12 натягу її. Вага вантажу 12 підібраний дослідним шляхом мінімальним, але таким, щоб при опускають поплавка 1 і відсутності при цьому натягу зв'язку 2 з боку важеля 40 з поплавком 1, крутного моменту вантажу 12 було досить для подолання внутрішнього опору (тертя) муфти 14 і обертання її щодо вала 3 до бік дії вантажу 12. Під словом "модуль" слід мати на увазі те, що конструкція енергостанції виконана у вигляді типових, що стикуються один з одним блоків, які можуть бути як нероз'ємні, зварені з сталевого металопрокату, так і розбірними, з типових комплектуючих. Вказівка ​​на те, що енергостанція є мегаватний потужності, дано для виділення її можливостей по відношенню до відомих хвильовим установкам, які, на думку автора, не здатні рентабельно забезпечити потужності порядку мегават. Окремі випадки виконання пристрою описані і вище, і далі по тексту при описі всіх винаходів групи.

Однією з істотних груп характерних ознак всіх варіантів способу і пристрою є те, що власні ваги поплавців 1 врівноважують вантажами противаг в системах підвіски поплавців: або балансуванням вантажами 7 двуплечего важеля з поплавком 1 (фіг. 1-4; 7-9), або з допомогою вантажу 8, який прикріплюють до замкнутої гнучкої зв'язку 2 (фіг. 5-6), перекинутої через 4 шківа 21, встановлених в кутах уявного прямокутника типу ABCD, свого для кожного з барабанів 13 муфт 14 на валу 3.

Після складання енергостанції регулюють, під час відсутності хвиль, глибину занурення поплавців 1 в межах 0,0001-0,5 від їх обсягу, цього домагаються за допомогою зазначених вантажів, але урівноваження поплавців 1, досвідченим шляхом, роблять неповним, щоб поплавці 1 цієї статті не зависали в верхній точці, а опускалися після спаду хвилі під дією переваги за 0,1-100 с. Урівноваження зручно і для обслуговування і ремонту, тому що дозволяє вручну, наприклад за допомогою монтувань або ломів, зупиняти вельми масивні поплавці 1, об'ємом, наприклад, до 10-30 кубометрів, в верхніх точках амплітуди коливань і фіксувати їх, зупиняючи тим самим обертання валу 3. Вал зупиняють і шляхом фіксації у верхній точці вантажу 12 натягу зв'язку 2 в схемі підвіски, зображеної на фіг. 1-4; і фіг. 7-9, або шляхом фіксації в нижніх точках амплітуди коливань вантажів 8 при роботі установки, зображеної на фіг. 5-6.

В окремих випадках заявлених і варіантів способів, і пристрої для прискорення опускання поплавців 1 до нижньої частини їх прикріплюють ємності 9 з отворами 10, а і гнучкі елементи 11 у вигляді вільно звисаючих добре всмоктують воду матеріалів, наприклад мотузок, ниток, губок (фіг. 11 ) - при знаходженні поплавців 1 в воді їх вага і гасить вплив на хвилю практично непомітні, а при піднятті поплавців 1 над водою вони важать досить, щоб швидко опустити поплавок 1 в воду. При зануренні поплавців 1 зазначені ємності 9 заповнюються водою і при піднятті поплавців над водою випорожнюються через отвори 10 за 1-100 с, що сприяє швидкому опускання поплавців 1 слідом за спадаючої хвилею.

Суттєвою ознакою всіх заявлених винаходів є те, що в корисну роботу перетворять тільки роботу результуючої яка викидає Архимедовой сипи _F A і лобовій сили гідродинамічного напору _F h, що діють на поплавки з боку хвиль (див. Фіг. 1-3). Ці сили можуть становити десятки тонн і вони, очевидно, значно більше за величиною, ніж власні ваги реальних поплавців 1 і тому виграш в отриманні великих потужностей, в порівнянні з роботою за рахунок опускання поплавців 1, очевидний (можна, звичайно, зробити і важкі поплавці 1, але вони будуть підніматися хвилею дуже слабо).

Іншою важливою групою істотних відмітних ознак, загальної для всіх винаходів групи, є спрощення кінематики та підвищення надійності її за рахунок застосування барабана 13 на муфті 14 одностороннього обертання з закріпленням зв'язку 2 в середній точці 15 (наприклад, за допомогою болта) після частини оборотів її навколо барабана 13 (фіг. 12). Як муфти одностороннього обертання найзручніше використовувати муфти 14 з храповим механізмом, причому кількість собачок 16, розміри їх і відповідних зубів 17 повинні забезпечувати запас міцності, відповідний натягу гнучких зв'язків 2 до величин порядку десятків тонн. На практиці величини граничних міцностей повинні бути, в тоннах, що не менше половини величин обсягів відповідних поплавців 1, в кубометрах. Силові муфти 14 з храповими механізмами і барабанами 13 встановлюють на валу 3 відбору потужності на шліцах 18, або на прямокутної посадці в разі вала прямокутного перетину, щільно одна до іншої, щоб їх кількість на одному погонному метрі вала було максимально можливим - реально помістити 10 - 15 муфт 14, які для усунення люфтів стягують в єдиний пакет за допомогою шпильок з гайками. Відповідно, на одному метрі вала 3 відбору потужності "збирають" одночасно імпульси сил від 10-15 поплавців 1, які встановлюють як уздовж вала 3, в кілька рядів, з одного або з обох сторін вала 3, так і в один або кілька рядів, перпендикулярних валу 3, або під кутом до нього (фіг. 3-9). В результаті, діючи "вроздріб", несинхронно, безліч імульсов від десятків і сотень поплавців зливаються в один постійний крутний момент вала 3 відбору потужності, з будь-якої, теоретично, заданої потужністю. Силовий вал 3 відбору потужності, і як і вали обертання поплавців 1 на двоплечих важелях, обертаються в підшипниках 19 ковзання або кочення. Для більш рівномірного обертання валу 3 застосовують маховик 44. Зубцювате колесо 43 роблять по можливості більшого діаметру, наприклад, 2-6 метрів і більше. Оскільки такі великі зубчасті колеса можуть бути виготовлені лише на поодиноких заводах важкого машинобудування, вони досить недешеві і їх важко транспортувати, ці та ведені ними колеса можна виготовити на місці, наприклад, шляхом зварювання з металопрокату, причому зуби 51 (фіг. 13) можна робити з відрізків сталевих прутків або циліндрів діаметром 10 - 100 мм, які співвісно приварюють до обода колеса (з прута квадратного перетину) з посиленням зварювання за рахунок приварювання і співвісно додаткових прутків меншого в 4-8 разів діаметра.

В окремих випадках амплітуди руху поплавців 1 обмежують упорами з використанням пружин і гуми. В окремих випадках заявлених варіантів способу і пристрою використовують особливу, найбільш оптимальну форму поплавків, які разом повинні займати по можливості більшу частину, реально 0,1-0,9, поверхні води, зайнятої енергостанція. Розрахунок показує, що для досягнення найбільшого ККД слід робити плоскою нижню поверхню поплавців 1, яка за відсутності хвиль повинна бути паралельна поверхні води і занурення поплавка мінімально. Застосовують поплавці 1 висотою від 0,1 до 2 характерних для умов експлуатації величин висоти хвиль.

Так, в окремих випадках використовують поплавці 1 циліндричної форми з горизонтальною утворює (фіг. 3-4). Поплавці 1 встановлюють на одному з плечей двуплечего важеля 40, важелі 40 з поплавками балансують за допомогою вантажів 7, гнучкий зв'язок 2 зачіпають за друге плече 40 важеля, до кінця зв'язку 2 після обертання їй навколо барабана 13 підвішують вантаж 12 для натягу її з провисання НЕ більше 0,005-0,5 м. Кількість оборотів зв'язку навколо барабана 13 до і після точки закріплення її вибирають таким, щоб довжина намотаною зв'язку 2 до точки закріплення була не меншою половини максимальної амплітуди руху плеча важеля 40, протилежної поплавця 1. Вага вантажу 12 підбирають достатнім для подолання опору внутрішнього тертя муфти 14 на валу 3 і забезпечення обертання її щодо вала 3 в бік дії моменту сили з боку вантажу 12, коли при спаді хвилі момент сил з боку важеля 40 з поплавком 1 близький до нуля. Вантаж 12 розміщують, наприклад на направляючої 45, в якості якої може служити або порожниста труба (вантаж всередині неї), або рейок або будь-яка труба в разі, якщо вантаж охоплює цю направляючу і вільно ковзає по ній. Важелі 40 з поплавками 1 встановлюють з можливістю обертання у вертикальній площині в співвісних підшипниках 19, встановлених на каркасі (на фіг. 1-4 каркас не показаний), причому у відсутності хвиль підшипники 19 знаходяться над водною поверхнею, вісь обертання OO важеля 40 паралельна валу 3 і знаходиться на відстані 0,1-8 метрів від поверхні води при відповідних розмірах поплавців 1.

Утворює циліндра поплавка 1 паралельна осі обертання важеля OO, а перпендикулярний до цієї осі перетин поплавка має форму усіченого в нижній частині кругового сектора (фіг. 1, в), обмеженого з однієї зі сторін, за відсутності хвиль, вертикальної, з точністю до 30 градусів , площиною, перпендикулярної лінії обріза. Цю сторону поплавка постачають лопатою 42 в формі ковша або совкової лопати і поплавці 1 орієнтують робочої стороною ковша / лопати до фронту набігаючих хвиль. Поплавці даної форми представляють собою, по суті, одне з плечей двуплечего важеля. За відсутності хвиль відстань від осі обертання OO важеля до поверхні води встановлюють таким, щоб нижня лінія обріза згаданого сектора перетину поплавка була горизонтальна з точністю до 30 градусів.

Уздовж одного вала розміщують довільне число поплавців в 3 і більше рядів, причому точку зачеплення зв'язку 2 до важеля 40 поплавка 1 роблять в площині, перпендикулярній осі обертання валу 3 і перетинає відповідний даної зв'язку барабан 13 на муфті 14, який дана зв'язок 2 огинає.

В окремому випадку, друге плече 40 двуплечего важеля, протилежне поплавця 1, виготовляють у формі сегмента 41 (фіг. 3) співвісного важелю 40 шківа, гнучким зв'язком 2 огинають його і цей зв'язок 2 жорстко закріплюють, наприклад в далекій точці сегмента по відношенню до валу 3, тобто в крайній лівій точці на фіг. 3.

В іншому окремому випадку гнучку зв'язок 2 поплавка 1 з валом 3 відбору потужності роблять замкнутої, у формі прямокутника ABCD (фіг. 5-6), площина якого перпендикулярна валу 3, а в кутах прямокутника ABCD знаходяться шківи 21, встановлені на каркасі (на даних фігурах не показаний), причому бічні сторони прямокутника вертикальні і до однієї з них прикріплюють поплавець 1, а до протилежної прикріплюють вантаж 8 противаги. Вал 3 розташовують вище рівня води на рівні верхньої горизонтальної частини зв'язку 2. Поплавки 1 виготовляють у формі кругового циліндра з вертикальною твірною (фіг. 11), до нижньої частини поплавця 1 прилаштовують волноотражающую спідницю 9 в формі бічної поверхні зрізаного конуса з вертикальною віссю обертання, прилеглого до основи поплавка і розширюється догори, має отвори 10 в оболонці вище лінії торкання до основи. Така форма спідниці 9 створює при набіганні хвилі додаткову підйомну силу як складову сили гідродинамічного напору. Верхня частина спідниці з отворами 10 утворює резервуар типу друшляка, що сприяє опусканню поплавка після спаду хвилі. Вантаж противаги 8 підбирають таким, щоб під час відсутності хвиль плоска підстава поплавка 1 занурювалось на 0,001-0,02 м, хоча допустимо і більше занурення, але тоді ККД установки буде нижче. Нижні шківи 21 зв'язку 2 знаходяться під водою, причому відстань від верхніх і нижніх шківів 21 до поверхні води за відсутності хвиль роблять однаковим і не менше половини максимальної амплітуди хвиль, характерної для акваторії передбачуваної експлуатації.

Слід зауважити і, що зв'язок 2 в разі важеля підвіски поплавка 1 (фіг. 1-4) може бути виконана не обов'язково з цільного шматка троса або ланцюга. Эта связь 2 может быть составной и это даже более рентабельно, а именно: от поплавка 1 до точки закрепления на барабане 13 связь 2 может быть выполнена из толстого троса диаметром, например, 16-50 мм и далее толстый трос может быть обрезан, а к грузу 12 натяжения от барабана 13 может быть проведен уже другой трос диаметром, например, 6-12 мм, который закрепляют на барабане 13 независимо от толстого троса. Дело в том, что выталкивающие силы, действующие на поплавки 1, могут составлять тонны и десятки тонн, а вес грузов 12 натяжения связи 2 составляет, например, всего лишь 20-200 кГ. Поэтому использование связи 2 из тросов разных диаметров позволяет уменьшить ширину барабанов 13 и тем самым увеличить количество муфт 14 на валу 3 отбора мощности на единице его длины, и, следовательно, увеличить количество поплавков и повысить получаемую мощность на валу 3.

Аналогично, в случае замкнутой связи 2 последняя и может быть выполнена составной: толстый силовой трос проводят от поплавка 1 к валу 3 через блоки CDB, а тонкий - от поплавка 1 к валу 3 через блок А (фиг. 6).

Существенным отличительным признаком, общим для всех изобретений группы, является наличие оценочных формул, позволяющих при проектировании и создании волновой энергостанции оценить максимально достижимую мощность ее в зависимости от площади, занимаемой энергостанцией, а и от количества и размеров поплавков 1, выбор которых делают в зависимости от высоты и длины волн, характерных для акватории предполагаемой эксплуатации в соответствии с выражением:



где N - требуемая мощность энергостанции для утилизации энергии волн;

S ₀ - суммарная площадь сечений поплавков 1 поверхностью спокойной воды;

- плотность воды;

g ₁ - ускорение свободного падения;

h - высота волны;

T - период волны;

S - площадь сечения одного поплавка 1 поверхностью воды в отсутствие волн;

n - количество поплавков 1, если они одинаковые по размерам.

Размеры сечений поплавков 1 поверхностью спокойной воды делают не более 0,1-0,25 от длины волн, а высоту поплавков 1 делают в пределах 0,1-2,0 от высоты волн.

Ще однією групою ознак, характерних для всієї групи винаходів, є те, що каркас енергостанції збирають з елементів, виконаних з використанням металопрокату, найкраще з використанням сталевих труб прямокутного перетину зі стороною 0,04 - 0,5 м, хоча можна використовувати і труби діаметром до 2 м. Це дозволяє виготовляти елементи каркаса, наприклад на заводі, і потім транспортувати типові комплектуючі та збирати енергостанції безпосередньо в місцях передбачуваної експлуатації шляхом простого з'єднання елементів за допомогою болтів і гайок. Така технологія істотно зменшує собівартість установки. Торці труб герметично заварюють, в трубах виконують наскрізні отвори, в які герметично вваривают відрізки круглої труби (осі труб взаємно перпендикулярні) з внутрішнім діаметром 10-100 мм для кріпильних болтів. Місця вваривания зачищають врівень з поверхнею. Таким чином отримують елементи каркаса - балки, з позитивною плавучістю. Для надійності внутрішні обсяги балок заповнюють пористими синтетичними матеріалами типу пінопластів або пенополиуретанов через отвори з герметичними пробками-заглушками, які врізають в стінку труби. Таким чином, плаваюча установка стає непотопляемой. Збірку її починають безпосередньо на воді, спочатку розмістивши плаваючі поздовжні труби-понтони 48 (фіг. 9) і скріпивши їх за допомогою болтів і гайок поперечними, і плаваючими, балками, потім встановлюють діагональні (не обов'язково з позитивною плавучістю) горизонтальні елементи каркаса, потім вертикальні стовпи 49, скріпивши їх горизонтальними балками на різних рівнях, і скріпивши для жорсткості діагональними елементами в вертикальних площинах. Додаючи елементи, габаритні розміри каркаса модуля в горизонтальній площині нарощують від 1 до 3000 м і більше, оскільки будь-яких обмежень на розміри, крім розумних меж, немає. Енергостанція може включати від 1 до 10000 і більш жорстких об'ємних каркасних модулів (або модульних осередків, що те ж саме) площею 20-5000 кв. м і більше, причому в одному модулі може бути встановлений як один, так і кілька поплавців 1 в 3 і більше рядів уздовж вала 3. Найбільш рентабельна прямокутна форма каркасних модулів з розмірами поплавців 1 і відповідних осередків каркаса від 2 до 20 м, в залежності від висоти характерних для умов експлуатації хвиль.

Каркас встановлюють або на палях, або на березі на залізобетонних блоках 46 і шарнірах 47 з горизонтальною віссю обертання вище рівня води (фіг. 7), або на плаваючих опорах, або підвішують на тросах. У разі конструкцій, зображених на фіг. 1-4 і 7-9, поплавці 1 встановлюють наприклад, за допомогою підйомних кранів після установки відповідних горизонтальних балок. Для плаваючих установок висоту положення каркаса по відношенню до рівня води регулюють шляхом часткового занурення на необхідну глибину регулюють понтонів 6 (фіг. 9), які мають можливість вертикальних переміщень в напрямних і повинні надійно фіксуватися, з блокуванням. Положення каркаса берегових установок регулюється за допомогою вантажу 45 (фіг. 7), вага якого можна міняти, або вантаж 45 можна переміщати на напрямних, змінюючи довжину плеча; становище і можна регулювати за допомогою вертикальних понтонів 6, яких немає на цьому кресленні, по аналогії з фіг. 9. Всі варіанти установок при необхідності оснащують палубою 50 на стовпах 49, на якій розмішають вітроагрегати, перетворювачі сонячної енергії, а й виробничі та житлові споруди. Зубчасті колеса 43, вал 3, передавальні механізми 4 і генератори 44 закривають вологонепроникними захисними кожухами; з метою безпеки всі рухомі частини з усіх боків, в тому числі і знизу, закривають капроновою, або металевою сіткою, або гратами.

Істотність жорсткого, силового виконання каркаса обумовлена ​​тим, що сили натягу гнучких зв'язків 2 можуть досягати десятків тонн, і при щільності паралельних зв'язків 2 від 10 до 15 штук на погонний метр довжини вала 3 відбору потужності сили стиснення каркаса можуть досягати сотень тонн. Вал 3 і його опорні підшипники 19 теж вельми навантажені натягу зв'язків 2, тому при великій щільності їх роблять розвантаження валу 3 шляхом або установки поплавців 1 по обидва боки вала 3 порівну, тобто об'єднують варіанти, показані на фіг. 1 і 2, або проводять зв'язок 54 (фіг. 12) від поплавка через додаткові шківи, ​​один (наприклад, шків 20 на фіг. 2) або кілька. В іншому випадку вал 3 повинен мати надто великий, він вийде занадто важкий і дорогий. Так, при сумарній односторонньої силі з боку гнучких зв'язків 2 близько 100 тонн і відстані між опорними підшипниками вала, що дорівнює 2 м, діаметр суцільного вала 3 зі сталі марки 40 повинен становити не менше 0,6 м. Тому, роблячи зазначену розвантаження валу 3, істотно зменшують його діаметр, що підвищує рентабельність. Для більшого підвищення рентабельності використовують вал 3 квадратного перетину коробчатой, каркасної конструкції, зварений, наприклад, зі сталевих куточків, швелерів, або прямокутних труб, наприклад з квадратних труб 52 з перетином від 40х40 до 150х150 мм, зі стінкою 3 - 10 мм (фіг. 13). Перетин валу може бути 0,2х02 м для отримання потужностей порядку кВт, і більш 0,5х0,5 м для отримання потужностей близько 100 кВт і вище. Такий вал може обертатися в підшипниках ковзання, наприклад зі сталі марки 40, у вигляді товстостінних, вкладених одне в інше кілець 53 шириною близько 0,4-0,8 і товщиною стінки 0,06-0,15 від діаметра кільця. Пари кілець можуть служити і проміжними опорами вала при його довжині, наприклад 2-40 м. Одне з них може бути сталебаббітовим, або мати вкладиші з м'якого металу. Кільця 53 кріплять до каркаса установки і до каркасу вала 3 за допомогою, наприклад, куточків і болтів, причому куточки пригвинчують до кілець болтами з конусними голівками; мастило здійснюють безперервно через отвори в зовнішньому кільці 53 під деяким тиском, або за допомогою прес-маслюк.

Вище були викладені істотні відмітні ознаки, властиві всім винаходам групи. Нижче наведені ознаки, характерні для різних варіантів "способу".

Другий варіант способу відрізняється від першого тим, що енергію, що поновлюються джерел використовують для вироблення, за допомогою генератора 5, електроенергії, яка має нестабільні характеристики частоти і напруги внаслідок нестабільності хвилювання. Генератор 5 приводять в обертання від валу 3 відбору потужності. Електроенергію використовують для роботи електролізера і отримують водень. В окремому випадку одержуваний водень накопичують в резервуарах і потім використовують для роботи двигуна внутрішнього згоряння, що обертає інший електрогенератор, вихідні параметри якого стабілізують за допомогою блоку зворотного зв'язку, керуючого подачею водню в двигун внутрішнього згоряння.

У третьому варіанті способу енергію поновлюються джерел використовують для роботи вакуумної дистилляционной установки (фіг. 14), а саме, для приводу від вала 3 відбору потужності вакуумного насоса 22, наприклад поршневого типу, а й для приведення у обертання зі швидкістю 0,1 - 100 об / хв вала 26 барабана 23 випарника, всередині випарної камери 25, з високо розвинутою испарительной поверхнею, 0,5 - 1000 кв. м, гигроскопического матеріалу, змоченого і просоченого морською водою. Змочена поверхня знаходиться в обдувається потоці розрідженого повітря зі швидкістю 0,5-5000 м / с, (показаний стрілками), що проходить через відкриті з торців циліндричні канали 24, зі стінами з цього матеріалу, в барабані, вісь обертання якого горизонтальна, з відхиленнями до 30 градусів, і співвісний круглій трубі 25 випарної камери. Теплоту конденсації використовують для нагрівання випаровується рідини.

Повітря всмоктується в випарну камеру через регульоване ущільнення вала 26 барабана, збагачується всередині вологою і всмоктується потім вакуумним насосом, приєднаним до протилежного, сужающемуся, кінця труби і потім нагнітається в змійовик 27 конденсатора з вентилем 28 на кінці, за допомогою якого в змійовику створюють підвищений тиск . Труба випарної камери 25 має відгалуження вниз з клапаном 29 заливки-зливу води, який пов'язаний із замикаючим поплавком 30 всередині камери, утворюючи пристрій підтримки постійного рівня води, який підтримують нижче осі труби 25. Усередині зазначеного відгалуження поміщають змійовик 27 конденсатора, який виявляється зануреним в опріснювати воду. Відгалуження пов'язують трубкою 31 забору води з резервуаром опріснюваної води, наприклад безпосередньо з морем. Вихід дистиляту регулюють і знаходять оптимальний режим шляхом обертання нарізного вентиля-заглушки 32, ущільнює вал 26 барабана випарної камери за допомогою еластичної манжети 33, наприклад із силіконової гуми, а й вентиля 28 на виході змійовика для створення підвищеного в порівнянні з атмосферним тиску, що сприяє конденсації пара. Привід вала насоса здійснюють за допомогою передавального механізму 34 і вала 35. Змійовик 36 служить для уловлювання крапель і бризок, діючи за принципом циклонного фільтра. Для поліпшення випаровування воду в трубі 25 підігрівають за допомогою елемента 37 (використовують електронагрівач, або нагрів гарячою парою і ін.). Для поліпшення випаровування застосовують і аератор 38, наприклад керамічний з дрібними порами, з'єднаний трубкою з атмосферою через регулюючий вентиль 39. Відкриваючи вентиль, отримують ефект "псевдокіпенія" рідини за рахунок висхідного потоку безлічі повітряних бульбашок у воді, всередину яких відбувається її випаровування. Злив розсолу виробляють шляхом підвищення тиску в випарної камері за допомогою вентиля 32, або додаткового вентиля, встановленого на трубі 25.

Тиск контролюють манометром 51. Слід зазначити, що для приводу даної дистилляционной установки можна використовувати не тільки вищеописану хвильову установку, а й будь-який інший пристрій, що містить обертовий вал і має достатню потужність. Такими пристроями можуть бути, зокрема, вітрові двигуни, електродвигуни, в тому числі працюють від сонячних батарей, а й двигуни внутрішнього згоряння та ін.

ВІДОМОСТІ, підтверджують можливість здійснення винаходу.

Варіанти способу здійснюють, наприклад, наступним чином. Залежно від необхідної потужності енергостанції визначають, згідно з розрахунковою формулою, необхідні розміри її і кількість поплавців 1. Так, для отримання потужності 100 кВт при висоті хвилі 1 м і періоді 6 секунд сумарна площа, зайнята усіма поплавками 1, повинна становити не менше 240 кв . м., що відповідає 20-ти поплавців 1 розміром 3х4 м для установки, зображеної на фіг. 3-4. При щільності розміщення поплавців 1, рівної 0,5 від площі установки, площа всієї енергостанції складе 480 кв. м., що відповідає, наприклад, габаритам 24х20 м. Для отримання потужності 1 МВт ця площа складе вже більше 5000 кв. м., це може бути установка з габаритами 50-60 х 100 м, що близько до розміру футбольного поля (відсутність прямої пропорційності пов'язане з неминучим гасінням амплітуди хвилі при проходженні її крізь каркас і поплавці установки). Але в океанах і морях є чимало місць, де цілий рік відбувається хвилювання зі значно більшою висотою хвиль, ніж 1 м, наприклад, біля берегів Індії, на західному узбережжі Африки і Південної Америки, біля берегів Австралії (П.А. Каплін та ін., "Природа світу. Берега", изд. "Думка", М., 1991) і там установки такий-же площі дозволять отримувати в 2-3 рази більші потужності, чого може вистачити для енергопостачання невеликого поселення. Груба оцінка показує, що для обох розглянутих випадків маса енергостанції, в основному є масою металопрокату, складе 60-70 і 600-1000 тонн, відповідно. У цінах 1999 року вартість матеріалів каркаса і поплавців становить 11-15 тис. $ Для 100-кіловатної установки, і близько 100-160 тис. $ Для мегаватного. Зазначені суми дорівнюють приблизно вартості електроенергії, що виробляється цими установками за 1 рік при середній висоті хвиль 1 м, або за 0,5 року при висоті хвиль 2 м (з розрахунку за цінами м Москви, а за кордоном ціни на електроенергію в кілька разів вище) .

До місця передбачуваної експлуатації, або до місця збірки (в разі подальшої буксирування до місця експлуатації) доставляють комплектуючі заводського виготовлення: горизонтальні 48 і вертикальні понтони 6, горизонтальні, вертикальні і діагональні балки каркаса, поплавці 1, троси зв'язків 2, кріплення, вал 3, передавальні зубчасті колеса, різні передавальні механізми, коробки передач і електрогенератори, елементи палуби і захисні кожухи і решітки. При відсутності хвиль висотою понад 0,5 м, безпосередньо на воді, наприклад на мілководді, вручну і за допомогою підйомних кранів (досить до 5-20 т) здійснюють збірку каркаса енергостанції, встановлюють поплавці 1, вал 3, один або кілька, з зубчастими колесами, муфтами одностороннього обертання (храповик) та іншими передавальними механізмами, генератори, елементи палуби, кожухи, а й будь-яке додаткове обладнання. Здійснюють урівноваження власних ваг поплавців 1 відповідними вантажами 7 (фіг. 1-4; 7-9), або 8 (фіг. 5). Як вантажів можна використовувати металеві ємності-ящики, заповнені піском. Від поплавців 1 простягають гнучкі зв'язку 2, згідно прикладеним кресленнями, до валу 3 і до них підвішують вантажі 12 натягу. За допомогою вертикальних понтонів 6 (фіг. 9), шляхом вертикальних переміщень їх в направляючих і фіксації, регулюють висоту положення каркаса щодо рівня води і домагаються необхідного положення поплавців 1 - щоб під час відсутності хвиль нижня поверхня їх стосувалася поверхні води всієї своєї плоскою поверхнею і щоб занурення поплавців 1 було мінімальним.

При виникненні хвилювання поплавці 1 починають коливатися і смикати зв'язку 2, викликаючи обертання валу 3 відбору потужності. За час одного періоду хвилі (4-20 с) кожен поплавок 1 смикає зв'язок протягом 1,5-10 секунд під час його підйому і при загальній кількості поплавців 1 більше 4 - 5 штук їх сумарний вплив буде викликати практично рівномірне обертання валу 3, за умови, що щонайменше два поплавця 1 коливатимуться в протифазі. Для цього розміри установки повинні перевищувати довжину хвилі. Утилізацію енергії хвиль здійснюють шляхом приєднання до валу 3 різних споживачів, наприклад згідно зі схемою на фіг. 10. Як споживачів можуть бути як пристрої, що перетворюють механічну енергію обертового вала в електроенергію, так і пристрої, що працюють безпосередньо від обертового вала. До останніх відносяться різні пневмо- і гідронасоси, дробильні машини, млини та ін.

Розмістивши на каркасі вітроагрегати і перетворювачі сонячної енергії, повчають додаткові можливості для енергопостачання споживачів, а й для накопичення енергії в акумуляторних батареях, або для отримання будь-яких продуктів, що володіють потенційною енергією, наприклад карбіду кальцію. На плавучій платформі може бути, наприклад, рибопереробний завод.

Другий варіант здійснюють і, але в якості первинного споживача енергії, що поновлюються джерел використовують електрогенератор 5, отримують постійну напругу і використовують його для роботи електролізера і отримують газоподібний водень (H _2). Водень є високопотенційний джерелом енергії, його можна накопичувати в резервуарах, сжижать, і використовувати потім як високоефективне паливо широкого спектру застосувань, наприклад для роботи екологічно чистих автомобільних двигунів внутрішнього згоряння, для роботи ТЕЦ та багато чого іншого (при згорянні H ₂ утворюється лише водяна пара! ). Для отримання 1 куб. м. газоподібного H ₂ потрібно 4-6 кВт · год електроенергії, а для його скраплення - ще 2-3 кВт · год. Таким чином, за допомогою енергостанції з середньодобовою потужністю 100 кВт можна отримувати на добу 400-600 кубометрів газоподібного H _2, а при мегаватний потужності - в 10 разів більше, і це має вже промислове значення. В окремому випадку H ₂ використовують для живлення двигуна внутрішнього згоряння, що приводить другий електрогенератор, вихідні параметри якого стабілізують по частоті і напрузі за допомогою блоку зворотного зв'язку - як на аналогічних дизельних і бензинових електростанціях. Таким чином отримують електроенергію з прийнятними для звичайного споживача параметрами - 220/380 В, 50 Гц. В іншому окремому випадку в результаті електролізу отримують і водень, і кисень, які збирають в резервуари і використовують для зварювання та різання металів, наприклад для газорезкі і утилізації на металобрухт поламаних морських суден.

У третьому варіанті способу енергію поновлюються джерел використовують, за допомогою передавальних механізмів 34 (фіг. 14), для приводу вакуумного насоса 22 і для приведення в обертання барабана 23 випарної камери 25 дистилляционной установки і отримання, таким чином, прісної води-конденсату з морської. В окремому випадку, для підвищення виходу водоконденсата, використовують аератор 39 (для отримання ефекту "псевдокіпенія" рідини), корпус випарної камери забарвлюють в чорний колір і встановлюють під сонячні промені, через додатковий змійовик (на фіг. 14 не вказано), який поміщають в нижню частину нижнього відгалуження камери 25, гідронасосами прокачують холодну воду з морських глибин. За допомогою нагрівача 37 випаровується воду підігрівають у верхній частині зазначеного відгалуження. Регулюючи за допомогою вентиля 32 швидкість продувки і тиск в камері 25, а за допомогою вентиля 28 тиск в теплообміннику-конденсаторі, знаходять оптимальний режим для отримання максимального виходу водоконденсата. Кількісні дані по його виходу визначити теоретично досить важко, а на практиці вони будуть визначатися дослідним шляхом. Даний спосіб не суперечить загальновідомим законам фізики і термодинаміки, а й досвіду роботи аналогічних відомих дистиляторів. І найпростішим підтвердженням ефективності даного способу є відомі факти про те, що все ще мокрі речі швидше за все сохне на вітрі, випаровування (та ж сушка) швидше відбувається у вакуумі, а конденсація прискорюється при зниженні температури і підвищення тиску пара. В даному способі поєднані всі ці фактори.

Пристрій, т. Е. Модуль енергостанції складається з наступних елементів і вузлів: на опорі у вигляді жорсткого об'ємного силового каркаса, прозорого для хвиль, над поверхнею води встановлений вал 3 відбору потужності, муфти 14 одностороннього обертання з барабанами 13, безліч поплавців 1 на нижніх плечах двоплечих важелів, причому довжина плечей не менш максимальної амплітуди хвиль, характерних для умов експлуатації. До другого плечу 40 прикріплена гнучка зв'язок, огинає кілька разів барабан 13 на муфті 14 одностороннього обертання на валу 3 відбору потужності (фіг. 12), причому після частини оборотів навколо барабана 13 зв'язок 2 закріплена на барабані 13, а до вільного кінця зв'язку 2 підвішений вантаж 12 натягу її. Вага вантажу 12 підібраний з умови повернення барабана 13 в початкове положення при відсутності натягу з боку поплавця 1, причому довжина намотаною на барабан 13 і до і після точки закріплення зв'язку 2 цієї статті не менше половини максимальної амплітуди руху плеча важеля 40, протилежної поплавця 1, уздовж вала відбору потужності розміщено довільне число поплавців 1 в 3 і більше рядів, розміри перетинів поплавців 1 поверхнею спокійної води становлять не більше 0,25 від довжини хвиль, а висота поплавців 1 становить 0,1-2,0 від висоти хвиль, характерних для умов експлуатації , кількість і розміри поплавців 1 обрані відповідно до виразами:



де N - необхідна потужність енергостанції для утилізації енергії хвиль;

S - площа перерізу одного поплавця 1 поверхнею спокійної води;

S ₀ - сумарна площа перерізів поплавців 1 зазначеної поверхнею води;

- Щільність води;

g - прискорення вільного падіння;

h - висота хвилі, характерна для акваторії передбачуваної експлуатації;

T - період зазначеної хвилі;

n - кількість поплавців 1.

Під словом "модуль" слід мати на увазі те, що конструкція даного пристрою, т. Е. Енергостанції, виконана у вигляді типових, що стикуються один з одним блоків, які можуть бути як нероз'ємні, зварені з сталевого металопрокату, так і розбірними, з типових комплектуючих.

В окремих випадках виконання каркас має форму прямокутного паралелепіпеда і одна зі сторін його перпендикулярна валу 3, каркас виконаний з елементів з використанням сталевих труб і металопрокату, з антикорозійною обробкою і покриттям. Модулі енергостанції однаково орієнтовані між собою і жорстко скріплені болтами і гайками в єдину конструкцію. Амплітуди руху поплавців 1 обмежені упорами з пружними елементами з використанням пружин і гуми. Вантаж 12 забезпечує натяг зв'язку 2 з провисання не більше 0,005-0,5 м, вантаж 12 розміщений на направляючої. Важелі 40 з поплавками 1 встановлені з можливістю обертання навколо осі OO в вертикальній площині в співвісних підшипниках 19, встановлених на каркасі, вісь OO паралельна валу 3. Поплавки 1 мають циліндричну форму з горизонтальною утворює, паралельної осі OO, і перпендикулярним до неї перетином у формі обрізаного в нижній частині кругового сектора, обмеженого з однієї зі сторін, за відсутності хвиль, вертикальної, з точністю до 30 градусів, площиною, перпендикулярної, з точністю до 30 градусів, лінії обріза. Ця сторона поплавка 1 забезпечена лопатою 42 в формі ковша або совкової лопати, і модуль орієнтований робочої стороною ковша / лопати до фронту набігаючих хвиль. За відсутності хвиль відстань від осі ОО до поверхні води становить 0,1-8 ми встановлюється таким чином, щоб лінія обріза згаданого сектора була горизонтальна з точністю до 30 градусів. За відсутності хвиль занурення поплавців 1 становить 0,0001-0,5 від їх обсягу, поплавці 1 збалансовані спільно з важелем 40 з допомогою вантажів 7 противаг. До нижньої частини поплавців 1 прироблені ємності 9 з отворами 10, які заповнюються водою при зануренні поплавця під воду, і випорожнюються через зазначені отвори протягом 1-100 секунд після підняття поплавців 1 над водою. До основи поплавців 1 пророблені гнучкі елементи з всмоктують воду матеріалів у вигляді численних вільно звисаючих мотузок, або ниток, або смуг тканин або губки. Внутрішні обсяги поплавців 1 заповнені вологонепроникними пористими газонаповненими синтетичними матеріалами. У модулі встановлено силовий низькообертовий, до 500 об / хв, вал 3 відбору потужності, в тому числі складений від окремих частин, з'єднаних муфтами. Вал 3 оснащений передавальними механізмами 4, одним або декількома, з перехідниками для під'єднання споживачів. Точка зачеплення зв'язку 2 до важеля 40 поплавка 1 знаходиться в площині, перпендикулярній осі обертання валу 3 і перетинає відповідний даної зв'язку 2 барабан 13 на муфті 14, який дана зв'язок 2 огинає. Величини граничних міцностей зв'язку 2, барабана 13 і муфти 14, в тоннах, більше значень половини обсягу пов'язаного з ними поплавка 1, в кубометрах.

Для отримання сумарних потужностей від різних модулів енергостанції, в окремих випадках, вторинні вали 55, ведені від валів 3 відбору потужності різних модулів, з'єднані за допомогою карданних передач, або з допомогою сполучних силових муфт.

В окремих випадках друге плече 40 двуплечего важеля, протилежне поплавця 1, має форму сегмента 41 співвісного важелю шківа, гнучка зв'язок 2 огинає його і жорстко закріплена.

Енергостанція розміщена або біля берега, або на плаву. В останньому випадку модуль забезпечений горизонтальними 48 і вертикальними 6 понтонами, які утворюють разом з каркасом плаваючу платформу, довжина і ширина якої більш ніж в 3 рази, а висота більш ніж в 1,1 рази більше максимальної висоти хвилі, характерною для акваторії передбачуваної експлуатації. Вертикальні понтони 6 частково занурені в воду і зафіксовані на напрямних в каркасі модуля. Платформа оснащена якорями і лебідками, до валу 3 через передавальні механізми, механізми зчеплення і коробки передач під'єднані водяні колеса для маневрування, встановлені на периферії платформи. Понтони 6 і 48 мають витягнуту циліндричну форму, внутрішні обсяги їх заповнені вологонепроникними пористими газонаповненими синтетичними матеріалами, причому, сумарний обсяг усіх понтонів 6 і 48, в кубометрах, в 1,1-5 разів більше ваги всієї платформи, в тоннах. Вертикальні понтони розподілені по площі платформи таким чином, щоб вони не знаходилися на шляху хвиль, набігаючих на поплавки, а відстань між ними в верхньому шарі води товщиною 1-10 м витримано в 3-5000 разів більше поперечних розмірів понтонів 6. Труби каркаса, занурені в воду, заварені з торців і забезпечені пробками-заглушками, труби заповнені вологонепроникним пористим газонаповненим синтетичним матеріалом.

У разі розміщення енергостанції біля берега опора 46 встановлена ​​на грунті і модуль закріплений в середній точці на опорі 46 за допомогою осьового шарніра 47 з горизонтальною віссю обертання вище рівня води. Є врівноважує вантаж 45 для підтримки модуля в робочому положенні. Для підтримки в робочому положенні енергостанції великих розмірів, наприклад, товщиною не менше 30 м від опори 46 в сторону води, модулі забезпечені і вертикальними 6 і горизонтальними 48 понтонами, як і в разі плаваючої платформи.

В інших окремих випадках до передавального механізму 4 приєднаний електрогенератор 5 з'єднаний з електролізером, підключеним до резервуарів для зберігання водню і кисню. Резервуар для зберігання водню пов'язаний з двигуном внутрішнього згоряння, сполученим з другим електрогенератором, забезпеченим блоком стабілізації вихідних параметрів по частоті і напрузі, керуючим подачею водню.

Пристрій працює наступним чином: при виникненні хвилювання поплавці 1 починають коливатися і смикати зв'язку 2, викликаючи обертання валу 3 відбору потужності. За час одного періоду хвилі (4-20 с) кожен поплавок 1 смикає зв'язок 2 протягом 1,5 -10 секунд під час його підйому і при загальній кількості поплавців 1 більше 4 - 5 штук їх сумарний вплив буде викликати практично рівномірне обертання валу 3 , за умови, що щонайменше два поплавця 1 коливатимуться в протифазі. Для цього розміри установки повинні перевищувати довжину хвилі. Утилізацію енергії хвиль здійснюють шляхом приєднання до валу 3 різних споживачів, наприклад згідно зі схемою на фіг. 10. Розмістивши на каркасі вітроагрегати і перетворювачі сонячної енергії, отримують додаткові можливості для енергопостачання споживачів, а й для накопичення енергії в акумуляторних батареях, або для отримання будь-яких продуктів, що володіють потенційною енергією, як було описано вище.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Спосіб утилізації енергії, що поновлюються джерел шляхом використання поплавців, хто вагається при хвилюванні водної поверхні вгору і вниз відносно опори, при цьому поплавці допомогою передавального механізму з'єднують з валом відбору потужності, який жорстко встановлюють на опорі в підшипниках, і механічну енергію від обертання утилізують на споживач , що відрізняється тим, що в якості опори використовують жорсткий, об'ємний, прозорий для хвиль каркас, зібраний з елементів з утворенням модульних осередків для розміщення поплавців, кількість і розміри яких вибирають відповідно до виразами



S ₀ = nS,

де N - необхідна потужність енергостанції для утилізації енергії хвиль;

S - площа перерізу одного поплавця поверхнею спокійної води;

S ₀ - сумарна площа перерізів поплавців зазначеної поверхнею води;

- Щільність води;

g - прискорення вільного падіння;

h - висота хвилі, характерна для акваторії передбачуваної експлуатації;

Т - період зазначеної хвилі;

n - кількість поплавців,

розміри перетинів поплавців поверхнею спокійної води роблять не більше 0,25 від довжини хвиль, характерної для акваторії передбачуваної експлуатації, а висоту поплавців виконують в межах 0,1 - 2,0 від характерної висоти хвиль, при цьому за допомогою вантажів-противаг регулюють глибину занурення поплавців в спокійній воді в межах 0,0001 - 0,5 їх обсягу і час спуску з верхньої точки після спаду хвилі в межах 0,1 - 100 с.

2. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що енергію утилізують шляхом приєднання різних споживачів, що використовують для своєї роботи крутний момент вала обертання, через перехідники та передавальні механізми до валу відбору потужності, одному або кільком, які виконують прямокутного перерізу з металопрокату шляхом зварювання у вигляді силового низкооборотного до 500 об. / Хв вала; вторинні, ведені від валів відбору потужності, вали модульних осередків з'єднують карданними передачами, на валу або валах відбору потужності встановлюють муфти одностороннього обертання щодо валу, з барабанами, причому кількість муфт не менш кількості поплавців; вал відбору потужності приводять в обертання за допомогою гнучкого зв'язку, яку проводять до валу від поплавців безпосередньо або за допомогою двуплечего важеля, і обертають навколо відповідного кожному поплавця барабана кілька разів, причому після частини оборотів зв'язок закріплюють на барабані, а вільний кінець її приєднують до системи натягу , причому за відсутності хвиль довжини намотаних на барабан зв'язків і до і після точки закріплення роблять не менше половини максимальної амплітуди зворотно-поступального переміщення зв'язку; сумарну площу, яку займає поплавками на поверхні води, витримують в межах 0,1 - 0,9 від площі ділянки водної поверхні, займаної каркасом, внутрішні обсяги поплавців заповнюють вологонепроникними пористими газонаповненими синтетичними матеріалами, до нижньої частини поплавців прилаштовують ємності з отворами такого перетину, щоб після заповнення водою при зануренні ємність для видалення води з протягом 1 - 100 с після підняття поплавців над водою, до основи поплавців прилаштовують гнучкі елементи з всмоктують воду матеріалів у вигляді безлічі вільно звисаючих мотузок, або ниток, або смуг тканин із забезпеченням безвідривного від хвилі руху поплавця, амплітуди руху його обмежують упорами з використанням пружин і гуми.

3. Спосіб за п п.1 або 2, який відрізняється тим, що каркас підтримують на плаву за допомогою безлічі горизонтально і вертикально розташованих понтонів, що утворюють разом з каркасом плаваючу платформу, довжина і ширина якої більш ніж в 3 рази, а висота більше ніж в 1,1 рази більше максимальної висоти хвилі, характерною для акваторії передбачуваної експлуатації, сумарний обсяг усіх поплавців, в кубометрах, роблять рівним 0,5 - 3,0 від сумарної ваги, в тоннах, всієї платформи з обладнанням і людьми, платформу збирають в вигляді агрегату на поверхні води безлічі, від 1 до 10000, жорстких об'ємних модулів площею 20 - 5000 м ² з силовим каркасом, виготовленим з використанням сталевих труб і сталевого прокату, з антикорозійною обробкою і покриттям, модулі скріплюють між собою, платформу оснащують якорями і лебідками , до валу через передавальні механізми, механізми зчеплення і коробки передач під'єднують водяні колеса, які встановлюють на платформі і за допомогою їх здійснюють переміщення і маневрування, на каркасі розміщують палубу, житлові і виробничі будівлі і використовують у відповідних цілях, використовують понтони витягнутої циліндричної форми, внутрішні обсяги понтонів заповнюють вологонепроникними пористими газонаповненими синтетичними матеріалами, горизонтальні понтони розміщують під водою на глибині 1 - 10 м за допомогою стійок, причому сумарний водотоннажність їх роблять рівним з точністю до 50% суми ваги їх і платформи, вертикальні понтони опускають одним кінцем в воду по напрямних в каркасі і шляхом силового впливу занурюють до положення, що забезпечує при відсутності хвиль необхідне положення каркаса щодо рівня води, потім фіксують відносно каркаса сумарний обсяг усіх понтонів, в кубометрах, роблять в 1,1 - 5 разів більше ваги всієї платформи, в тоннах, причому вертикальні понтони розподіляють по площі платформи таким чином, щоб вони не знаходилися на шляху хвиль, набігаючих на поплавки, а відстань між понтонами в верхньому шарі води товщиною 1 - 10 м витримують в 3 - 5000 разів більше поперечних розмірів понтонів, труби каркаса, занурені в воду, при виготовленні вибирають з поперечними розмірами 0,04 - 2,0 м, їх заварюють з торців, врізають нарізні заглушки, заповнюють вологонепроникним пористим газонаповненим синтетичним матеріалом і герметично закривають.

4. Спосіб за допомогою одного з пп.1 - 3, що відрізняється тим, що каркас виконують з прямокутних паралелепіпедів-модулів, одна зі сторін яких перпендикулярна валу, модулі однаково орієнтують між собою, поплавці встановлюють на одному з плечей двуплечего важеля, одного або декількох в модулі, важелі з поплавками балансують, гнучку зв'язок зачіпають за друге плече важеля, до кінця зв'язку після обертання її навколо барабана підвішують вантаж для натягу її з провисання не більше 0,005 - 0,5 м, причому вага вантажу підбирають мінімальним, але достатнім для забезпечення обертання барабана щодо вала в сторону дії вантажу при відсутності натягу з боку поплавця; вантаж розміщують на направляючої, важелі з поплавками встановлюють з можливістю обертання у вертикальній площині в співвісних підшипниках в опорах каркаса, причому у відсутності хвиль опори знаходяться над водною поверхнею, вісь обертання важеля паралельна валу відбору потужності, поплавці виготовляють циліндричної форми з горизонтальною утворює, паралельної осі обертання важеля, і перпендикулярним до цієї осі переріз у формі обрізаного в нижній частині кругового сектора, обмеженого з однієї зі сторін, за відсутності хвиль, вертикальної з точністю до 30 ^o площиною, перпендикулярної з точністю до 30 ^o лінії обріза, цю сторону поплавка постачають лопатою в формі ковша або совкової лопати і платформу орієнтують робочої стороною ковша / лопати до фронту набігаючих хвиль, причому за відсутності хвиль відстань від осі обертання важеля до поверхні води встановлюють таким, щоб лінія обріза згаданого сектора перетину поплавка була горизонтальна з точністю до 30 ^o, уздовж вала розміщують довільне число поплавців в 3 і більше рядів, причому точку зачеплення зв'язку до важеля поплавця роблять в площині, перпендикулярній осі вала і перетинає барабан на муфті, який дана зв'язок огинає.

5. Спосіб за п.4, що відрізняється тим, що друге плече двуплечего важеля, протилежне поплавця, виконують у формі сегмента, співвісного важелю шківа, гнучким зв'язком огинають його і зв'язок жорстко прикріплюють до зазначеного плечу.

6. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що каркас платформи роблять з модулів у вигляді прямокутних паралелепіпедів з горизонтальною однієї зі сторін, вал відбору потужності приводять в обертання за допомогою замкнутої гнучкої зв'язку, яку проводять до валу від поплавців і яка має форму прямокутника , площина якого перпендикулярна вказаною валу, а в кутах прямокутника знаходяться шківи, ​​встановлені на каркасі, причому бічні сторони прямокутника вертикальні і до зв'язку на одній з них прикріплюють поплавець, а до протилежної прикріплюють вантаж противаги, вал відбору потужності розташовують вище рівня води на рівні верхньої горизонтальної частини зв'язку, поплавці виготовляють у формі круглого циліндра з вертикальною твірною, до нижньої частини поплавця прилаштовують спідницю у формі бічної поверхні зрізаного конуса з вертикальною віссю обертання, прилеглого до основи поплавка і розширюється до верху, що має отвори в оболонці вище лінії торкання до основи, вантаж противаги підбирають таким, щоб під час відсутності хвилі підставу поплавка занурювалось на 0,001 - 0,02 м, нижні шківи зв'язку знаходяться під водою, причому відстань від верхніх і нижніх шківів до поверхні води за відсутності хвиль роблять однаковим і не менше половини максимальної висоти хвиль, характерною для акваторії передбачуваної експлуатації.

7. Спосіб за допомогою одного з пп.1 - 6, який відрізняється тим, що в якості споживача до валу відбору потужності через високооборотний передавальний механізм підключають високочастотний електрогенератор, його використовують для индукторного нагріву води в паровому котлі високого тиску, нагріте пар використовують для приводу парової турбіни .

8. Спосіб за допомогою одного з пп.1 - 6, який відрізняється тим, що в якості споживача до валу відбору потужності через передавальний механізм підключають пневматичний насос, за допомогою якого в резервуари закачують повітря під високим тиском, який використовують потім у виробничих цілях.

9. Спосіб за допомогою одного з пп.1 - 6, який відрізняється тим, що каркас установки розміщують біля берега, як споживача до валу відбору потужності через передавальні механізми підключають гідронасоси, за допомогою яких закачують воду в резервуар на березі на висоті понад 10 м над рівнем моря, воду з резервуара використовують для роботи гідротурбіни.

10. Спосіб за допомогою одного з пп.1 - 6, який відрізняється тим, що в якості споживача до валу відбору потужності через передавальні механізми підключають гідронасоси високого тиску, які використовують для роботи опріснювальних установок по методу зворотного осмосу.

11. Спосіб за допомогою одного з пп.1 - 6, який відрізняється тим, що на каркасі встановлюють вітроагрегат, а й перетворювачі сонячної енергії.

12. Спосіб утилізації енергії, що поновлюються джерел шляхом використання поплавців, хто вагається при хвилюванні водної поверхні вгору і вниз відносно опори, при цьому поплавці допомогою передавального механізму з'єднують з валом відбору потужності, який жорстко встановлюють на опорі в підшипниках, і механічну енергію від обертання утилізують на електрогенератор з отриманням електроенергії, що відрізняється тим, що в якості опори використовують жорсткий, об'ємний, прозорий для хвиль каркас, зібраний з елементів з утворенням модульних осередків для розміщення поплавців, кількість і розміри яких вибирають відповідно до виразами



S ₀ = nS,

де N - необхідна потужність енергостанції для утилізації енергії хвиль;

S - площа перерізу одного поплавця поверхнею спокійної води;

S ₀ - сумарна площа перерізів поплавців зазначеної поверхнею води;

- Щільність води;

g - прискорення вільного падіння;

h - висота хвилі, характерна для акваторії передбачуваної експлуатації;

Т - період зазначеної хвилі;

n - кількість поплавців,

розміри перетинів поплавців поверхнею спокійної води роблять не більше 0,25 від довжини хвиль, характерної для акваторії передбачуваної експлуатації, а висоту поплавців виконують в межах 0,1 - 2,0 від характерної висоти хвиль, при цьому за допомогою вантажів противаг регулюють глибину занурення поплавців в спокійній воді в межах 0,0001 - 0,5 їх обсягу і час спуску з верхньої точки після спаду хвилі в межах 0,1 - 100 с, а отриману електроенергію використовують для роботи електролізера і отримання газоподібного водню, який накопичують в резервуарах для подальшого використання в якості джерела енергії.

13. Спосіб за п.12, який відрізняється тим, що вал відбору потужності, один або кілька, виконують прямокутного перерізу з металопрокату шляхом зварювання у вигляді силового низкооборотного до 500 об. / Хв вала; вторинні вали, ведені від валів відбору потужності, окремих модульних осередків з'єднують карданними передачами, на валу або валах відбору потужності встановлюють муфти одностороннього обертання щодо валу, з барабанами, причому кількість муфт не менш кількості поплавців, вали відбору потужності приводять в обертання за допомогою гнучкого зв'язку , яку проводять до них від поплавців безпосередньо або за допомогою двуплечего важеля, і обертають навколо відповідного кожному поплавця барабана кілька разів, причому після частини оборотів зв'язок закріплюють на барабані, а вільний кінець її приєднують до системи натягу, причому довжини намотаних на барабани зв'язків і до і після точки закріплення роблять не менше половини максимальної амплітуди зворотно-поступального переміщення зв'язку; сумарну площу, яку займає поплавками на поверхні води, витримують в межах 0,1 - 0,9 від площі ділянки водної поверхні, займаної каркасом, внутрішні обсяги поплавців заповнюють вологонепроникними пористими газонаповненими синтетичними матеріалами, до нижньої частини поплавців прилаштовують ємності з отворами такого перетину, щоб після заповнення водою при зануренні ємність для видалення води з протягом 1 - 100 с після підняття поплавців над водою, до основи поплавців прилаштовують гнучкі елементи з всмоктують воду матеріалів у вигляді безлічі вільно звисаючих мотузок, або ниток, або смуг тканин із забезпеченням безвідривного від хвилі руху поплавця, амплітуди руху його обмежують упорами з використанням пружин і гуми, величини граничних міцностей зв'язку, барабана і муфти, в тоннах, роблять більше половини значень обсягу пов'язаного з ними поплавка, в кубометрах; в результаті електролізу води отримують і водень, і кисень, отримані гази нагнітають в резервуари, потім водень використовують для живлення двигуна внутрішнього згоряння, що обертає інший електрогенератор, вихідні параметри якого стабілізують за допомогою блоку зворотного зв'язку.

14. Спосіб за п п.12 або 13, який відрізняється тим, що каркас підтримують на плаву за допомогою безлічі горизонтально і вертикально розташованих понтонів, що утворюють разом з каркасом плаваючу платформу, довжина і ширина якої більш ніж в 3 рази, а висота більше ніж в 1,1 рази більше максимальної висоти хвилі, характерною для акваторії передбачуваної експлуатації, сумарний обсяг усіх поплавців, в кубометрах, роблять рівним 0,5 - 3,0 від сумарної ваги, в тоннах, всієї платформи з обладнанням і людьми, платформу виготовляють в вигляді агрегату на поверхні води безлічі жорстких об'ємних модулів площею 20 - 5000 м ² з силовим каркасом, виготовленим з використанням сталевих труб і сталевого прокату з антикорозійною обробкою і покриттям, модулі скріплюють між собою, платформу оснащують якорями і лебідками, до валу через передавальні механізми, механізми зчеплення і коробки передач під'єднують водяні колеса, які встановлюють на платформі і за допомогою їх здійснюють переміщення і маневрування, на каркасі розміщують палубу, житлові і виробничі будівлі і використовують у відповідних цілях, використовують понтони витягнутої циліндричної форми, внутрішні обсяги понтонів заповнюють вологонепроникними пористими газонаповненими синтетичними матеріалами, горизонтальні понтони розміщують під водою на глибині 1 - 10 м за допомогою стійок, причому сумарний водотоннажність їх роблять рівним з точністю до 50% суми ваги їх і платформи, вертикальні понтони опускають одним кінцем в воду по напрямних в каркасі і шляхом силового впливу занурюють до положення, що забезпечує при відсутності хвиль необхідне положення каркаса щодо рівня води, потім фіксують відносно каркаса, сумарний обсяг усіх понтонів, в кубометрах, роблять в 1,1 - 5 разів більше ваги всієї платформи, в тоннах, причому вертикальні понтони розподіляють по площі платформи таким чином, щоб вони не знаходилися на шляху хвиль, набігаючих на поплавки, а відстань між понтонами в верхньому шарі води товщиною 1 - 10 м витримують в 3 - 5000 разів більше поперечних розмірів понтонів, труби каркаса, занурені в воду, при виготовленні вибирають з поперечними розмірами 0,04 - 2,0 м, їх заварюють з торців, врізають нарізні заглушки, заповнюють вологонепроникним пористим газонаповненим синтетичним матеріалом і герметично закривають.

15. Спосіб за п пп.12 - 14, який відрізняється тим, що каркас складається з прямокутних паралелепіпедів-модулів, одна зі сторін яких перпендикулярна валу відбору потужності, модулі однаково орієнтують між собою, поплавці встановлюють на одному з плечей двуплечего важеля, одного або декількох в модулі, важелі з поплавками балансують, гнучку зв'язок зачіпають за друге плече важеля, до кінця зв'язку після обертання її навколо барабана підвішують вантаж для натягу її з провисання не більше 0,005 - 0,5 м, причому вага вантажу підбирають мінімальним, але достатнім для забезпечення обертання барабана щодо вала в сторону дії вантажу при відсутності натягу з боку поплавця; вантаж розміщують на направляючої, важелі з поплавками встановлюють з можливістю обертання у вертикальній площині в співвісних підшипниках в опорах каркаса, причому у відсутності хвиль опори знаходяться над водною поверхнею, вісь обертання важеля паралельна валу, поплавці виготовляють циліндричної форми з горизонтальною утворює, паралельної осі обертання важеля , і перпендикулярним до цієї осі переріз у формі обрізаного в нижній частині кругового сектора, обмеженого з однієї зі сторін, за відсутності хвиль, вертикальної з точністю до 30 ^o площиною, перпендикулярної з точністю до 30 ^o лінії обріза, цю сторону поплавка постачають лопатою в формі ковша або совкової лопати і платформу орієнтують робочої стороною ковша / лопати до фронту набігаючих хвиль, причому за відсутності хвиль відстань від осі обертання важеля до поверхні води встановлюють таким, щоб лінія обріза згаданого сектора перетину поплавка була горизонтальна з точністю до 30 ^o, уздовж вала розміщують довільне число поплавців в 3 і більше рядів, причому точку зачеплення зв'язку до важеля поплавця роблять в площині, перпендикулярній осі вала і перетинає барабан на муфті, який дана зв'язок огинає.

16. Спосіб за п.15, який відрізняється тим, що друге плече двуплечего важеля, протилежне поплавця, виготовляють у формі сегмента, співвісного важелю шківа, гнучким зв'язком огинають його і зв'язок жорстко закріплюють.

17. Спосіб за п пп.12 - 16, який відрізняється тим, що в результаті електролізу води отримують і водень і кисень, які нагнітають в резервуари і потім використовують для різання і зварювання металів.

18. Спосіб утилізації енергії, що поновлюються джерел шляхом використання поплавців, хто вагається при хвилюванні водної поверхні вгору і вниз відносно опори, при цьому поплавці допомогою передавального механізму з'єднують з валом відбору потужності, який жорстко встановлюють на опорі в підшипниках, і механічну енергію від обертання утилізують на опріснення морської води, що відрізняється тим, що в якості опори використовують жорсткий, об'ємний, прозорий для хвиль каркас, зібраний з елементів з утворенням модульних осередків для розміщення поплавців, кількість і розміри яких вибирають відповідно до виразами



S ₀ = nS,

де N - необхідна потужність енергостанції для утилізації енергії хвиль;

S - площа перерізу одного поплавця поверхнею спокійної води;

S ₀ - сумарна площа перерізів поплавців зазначеної поверхнею води;

- Щільність води;

g - прискорення вільного падіння;

h - висота хвилі, характерна для акваторії передбачуваної експлуатації;

Т - період зазначеної хвилі;

n - кількість поплавців,

размеры сечений поплавков поверхностью спокойной воды делают не более 0,25 от длины волн, характерной для акватории предполагаемой эксплуатации, а высоту поплавков выполняют в пределах 0,1 - 2,0 от характерной высоты волн, при этом с помощью грузов - противовесов регулируют глубину погружения поплавков в спокойной воде в пределах 0,0001 - 0,5 их объема и время спуска с верхней точки после спада волны в пределах 0,1 - 100 с, а в качестве устройства утилизации энергии волн используют вакуумную дистилляционную установку, причем в установке используют вакуумный насос и приводят его в действие от вала через передаточный механизм, испарение осуществляют с поверхности площадью 0,5 - 1000 м ² в скоростном потоке обдувающего воздуха со скоростью 0,5 - 5000 м/с, теплоту конденсации используют для нагрева испаряемой жидкости, испарение осуществляют в испарительной камере низкого давления, выполненной в виде горизонтально расположенной круглой трубы, с вращающимся барабаном испарителя внутри и с сужениями на концах трубы, один из которых через регулируемое уплотнение вала вращения барабана испарителя соединяют с атмосферой, а другой - с входом вакуумного насоса, выход которого соединяют со змеевиком конденсатора, который размещают ниже уровня воды внутри ответвления испарительной камеры, содержащей в нижней части клапан заливки-слива морской воды, связанный с поплавком устройства, которое поддерживает постоянный уровень жидкости в испарительной камере, барабан испарителя выполняют с множеством соосных трубе каналов, открытых с обоих торцов, со стенками из гигроскопического материала, причем барабан приводят во вращение со скоростью 0,1 - 100 об./мин путем соединения его через передаточный механизм с валом отбора мощности, выход дистиллята регулируют для получения оптимального режима путем вращения резьбовой уплотняющей втулки с эластичной манжетой, ограничивающей подачу воздуха, на валу барабана испарителя на входе в испарительную камеру, а слив рассола производят путем повышения давления в испарительной камере.

19. Способ по п.18, отличающийся тем, что уровень воды в испарительной камере поддерживают ниже оси вращения барабана, в нижней ветви испарительной камеры устанавливают аэратор в виде мелкопористого наконечника трубки, соединенной с атмосферой через регулирующий вентиль, корпус испарительной камеры окрашивают в черный цвет, через дополнительный змеевик, который помещают в нижнюю часть нижнего ответвления испарительной камеры, насосами прокачивают холодную воду из морских глубин; вал отбора мощности, один или несколько, выполняют прямоугольного сечения из металлопроката путем сварки в виде силового низкооборотного до 500 об./мин вала; вторичные, ведомые от валов отбора мощности, валы модульных ячеек соединяют карданными передачами, на валах отбора мощности устанавливают муфты одностороннего вращения относительно вала, с барабанами, причем количество муфт не меньше количества поплавков, вал приводят во вращение с помощью гибкой связи, которую проводят к валу от поплавков непосредственно или посредством двуплечих рычагов, и оборачивают вокруг соответствующего каждому поплавку барабана несколько раз, причем после части оборотов связь закрепляют на барабане, а свободный конец ее подсоединяют к системе натяжения, причем длины намотанных на барабан связей и до и после точки закрепления делают не менее половины максимальной амплитуды возвратно-поступательного перемещения связи; суммарную площадь, занимаемую поплавками на поверхности воды, выдерживают в пределах 0,1 - 0,9 от площади участка водной поверхности, занимаемой каркасом, внутренние объемы поплавков заполняют влагонепроницаемыми пористыми газонаполненными синтетическими материалами, к нижней части поплавков приделывают емкости с отверстиями такого сечения, чтобы после заполнения водой при погружении емкость опорожнялась в течение 1 - 100 с после поднятия поплавков над водой, к основанию поплавков приделывают гибкие элементы из впитывающих воду материалов в виде множества свободно свисающих веревок, либо нитей, либо полос тканей, количество которых определяют из условия безотрывного от волны движения поплавка, амплитуды движения его ограничивают упорами с использованием пружин и резины; каркас поддерживают на плаву с помощью множества горизонтально и вертикально расположенных понтонов, образующих вместе с каркасом плавающую платформу, длина и ширина которой более чем в 3 раза, а высота более чем в 1,1 раза больше максимальной высоты волны, характерной для акватории предполагаемой эксплуатации, суммарный объем всех поплавков, в кубометрах, делают равным 0,5 - 3,0 от суммарного веса, в тоннах, всей платформы с оборудованием и людьми, платформу собирают в виде агрегата на поверхности воды множества модулей; каркас изготавливают с использованием стальных труб и проката с антикоррозионной обработкой и покрытием, платформу оснащают якорями и лебедками, к валу через передаточные механизмы подсоединяют водяные колеса, которые устанавливают на платформе и с помощью их осуществляют перемещение ее и маневрирование, на каркасе размещают палубу, жилые и производственные постройки; используют понтоны вытянутой цилиндрической формы, внутренние объемы понтонов заполняют влагонепроницаемыми пористыми газонаполненными синтетическими материалами, горизонтальные понтоны размещают под водой на глубине 0,1 - 10 м с помощью стоек, причем суммарное водоизмещение их делают равным с точностью до 50% сумме веса их и платформы, суммарный объем всех понтонов, в кубометрах, делают в 1,1 - 5 раз больше веса всей платформы, в тоннах, причем вертикальные понтоны распределяют по площади платформы таким образом, чтобы они не находились на пути волн, набегающих на поплавки, а расстояние между понтонами в верхнем слое воды толщиной 1 - 10 м выдерживают в 3 - 5000 раз больше поперечных размеров понтонов, трубы каркаса, погруженные в воду, при изготовлении выбирают с поперечными размерами 0,04 - 2,0 м, их заваривают с торцов, врезают резьбовые заглушки, заполняют влагонепроницаемым пористым газонаполненным синтетическим материалом и герметично закрывают.

20. Модуль энергостанции мощностью до мегаватт для утилизации энергии возобновляющихся источников, содержащий опору, вал отбора мощности, муфты одностороннего вращения, множество поплавков на плечах рычагов, механизм, передающий вращение рычага с поплавком на вал отбора мощности, отличающийся тем, что опора выполнена в виде модульного прозрачного для волн жесткого объемного каркаса, рычаги выполнены двуплечими, на одном из плеч которых установлены поплавки, а к другому плечу прикреплена гибкая связь, огибающая несколько раз муфты одностороннего вращения на валу отбора мощности, причем после части оборотов вокруг барабана связь закреплена на барабане, к свободному концу связи подвешен груз натяжения, вес груза подобран из условия возврата барабана в исходное положение при отсутствии натяжения со стороны поплавка, причем длина намотанной на барабан и до и после точки закрепления связи не меньше половины максимальной амплитуды движения плеча рычага, противоположного поплавку, вдоль вала отбора мощности размещено произвольное число поплавков в 3 и более рядов, размеры сечений поплавков поверхностью спокойной воды составляют не более 0,25 от длины волн, а высота поплавков составляет 0,1 - 2,0 от высоты волн, характерных для условий эксплуатации, количество и размеры поплавков выбраны в соответствии с выражениями



S ₀ = nS,

где N - требуемая мощность энергостанции для утилизации энергии волн;

S - площадь сечения одного поплавка поверхностью спокойной воды;

S ₀ - суммарная площадь сечений поплавков указанной поверхностью воды;

- плотность воды;

g - ускорение свободного падения;

h - высота волны, характерная для акватории предполагаемой эксплуатации;

Т - период указанной волны;

n - количество поплавков.

21. Модуль энергостанции мощностью до мегаватт по п.20, отличающийся тем, что каркас имеет форму прямоугольного параллелепипеда, одна из сторон которого перпендикулярна валу отбора мощности, каркас выполнен из элементов с использованием стальных труб и металлопроката, с антикоррозионной обработкой и покрытием, модули энергостанции одинаково ориентированы между собой и жестко скреплены болтами и гайками в единую конструкцию, амплитуду движения поплавка ограничивают упорами с упругими элементами с использованием пружин и резины; груз натяжения обеспечивает провисание связи не более 0,005 - 0,5 м, груз размещен на направляющей; рычаги с поплавками установлены с возможностью вращения в вертикальной плоскости в соосных подшипниках, установленных на каркасе, ось вращения рычага параллельна валу отбора мощности, поплавки имеют цилиндрическую форму с горизонтальной образующей, параллельной оси вращения рычага, и перпендикулярным к оси сечением в форме обрезанного в нижней части кругового сектора, ограниченного с одной из сторон, в отсутствие волн, вертикальной с точностью до 30 ^o плоскостью, перпендикулярной с точностью до 30 ^o линии обреза, эта сторона поплавка снабжена лопастью в форме ковша или совковой лопаты, модуль ориентирован рабочей стороной ковша/лопаты к фронту набегающих волн, причем в отсутствие волн расстояние от оси вращения рычага до поверхности воды составляет 0,1 - 8 м и выбирается таким, чтобы линия обреза упомянутого сектора была горизонтальна с точностью до 30 ^o , в отсутствие волн погружение поплавков составляет 0,0001 - 0,5 от их объема, поплавки сбалансированы совместно с рычагом с помощью грузов-противовесов, к нижней части поплавков приделывают емкости с отверстиями, которые заполняются водой при погружении поплавка, и опорожняются через указанные отверстия в течение 1 - 100 с после поднятия поплавков над водой, к основанию поплавков приделывают гибкие элементы из впитывающих воду материалов в виде многочисленных свободно свисающих веревок, либо нитей, либо полос тканей или губки, внутренние объемы поплавков заполнены влагонепроницаемыми пористыми газонаполненными синтетическими материалами, в модуле установлен силовой низкооборотный до 500 об./мин вал отбора мощности, в том числе составленный из отдельных частей, соединенных муфтами, названный вал оснащен передаточными механизмами, одним или несколькими, с переходниками для подсоединения потребителей; точка зацепления связи к рычагу поплавка находится в плоскости, перпендикулярной оси вращения соответствующего вала и пересекающей соответствующий данной связи барабан на муфте, который данная связь огибает.

22. Модуль энергостанции мощностью до мегаватт по п.20 или 21, отличающийся тем, что второе плечо двуплечего рычага, противоположное поплавку, имеет форму сегмента, соосного рычагу шкива, гибкая связь огибает его и жестко закреплена.

23. Модуль энергостанции мощностью до мегаватт по любому из пп.20 - 22, отличающийся тем, что модуль снабжен горизонтальными и вертикальными понтонами, образующими вместе с каркасом плавающую платформу, длина и ширина которой более чем в 3 раза, а высота более чем в 1,1 раза больше максимальной высоты волны, характерной для акватории предполагаемой эксплуатации, вертикальные понтоны частично погружены в воду и зафиксированы на направляющих в каркасе модуля, платформа оснащена якорями и лебедками; к валу отбора мощности через передаточные механизмы, механизмы сцепления и коробки передач подсоединены водяные колеса для маневрирования, установленные на периферии платформы, понтоны имеют вытянутую цилиндрическую форму, внутренние объемы понтонов заполнены влагонепроницаемыми пористыми газонаполненными синтетическими материалами, причем суммарный объем всех понтонов, в кубометрах, в 1,1 - 5 раз больше веса всей платформы, в тоннах, причем вертикальные понтоны распределены по площади платформы таким образом, чтобы они не находились на пути волн, набегающих на поплавки, а расстояние между ними в верхнем слое воды толщиной 1 - 10 м выдержано в 3 - 5000 раз больше поперечных размеров понтонов, трубы каркаса, погруженные в воду, заварены с торцов и снабжены пробками-заглушками, трубы заполнены влагонепроницаемым пористым газонаполненным синтетическим материалом.

24. Модуль энергостанции мощностью до мегаватт по любому из пп.20 - 22, отличающийся тем, что опора установлена на грунте и модуль закреплен в средней точке на опоре с помощью осевого шарнира с горизонтальной осью вращения, расположенной над уровнем воды, имеется уравновешивающий груз для поддержания модуля в рабочем положении.

25. Модуль энергостанции мощностью до мегаватт по любому из пп.20 - 24, отличающийся тем, что к валу отбора мощности через передаточный механизм подключен электрогенератор, соединенный с электролизером, подключенным к резервуарам для хранения водорода и кислорода, причем резервуар для хранения водорода связан с двигателем внутреннего сгорания, соединенным со вторым электрогенератором, снабженным блоком стабилизации.

Версія для друку
Дата публикации 09.01.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів