WO2012134342A1 - Device and method for generating electrical energy from wave energy - Google Patents

Device and method for generating electrical energy from wave energy Download PDF

Info

Publication number
WO2012134342A1
WO2012134342A1 PCT/RU2012/000150 RU2012000150W WO2012134342A1 WO 2012134342 A1 WO2012134342 A1 WO 2012134342A1 RU 2012000150 W RU2012000150 W RU 2012000150W WO 2012134342 A1 WO2012134342 A1 WO 2012134342A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
energy
compressed air
floats
specified
pneumatic
Prior art date
Application number
PCT/RU2012/000150
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Олег Геннадьевич ДМИТРИЕВ
Евгений Григорьевич ТАБОТА
Original Assignee
Закрытое Акционерное Общество "Кд Технолоджи"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое Акционерное Общество "Кд Технолоджи" filed Critical Закрытое Акционерное Общество "Кд Технолоджи"
Publication of WO2012134342A1 publication Critical patent/WO2012134342A1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/14Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
    • F03B13/24Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy to produce a flow of air, e.g. to drive an air turbine
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/14Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
    • F03B13/16Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem"
    • F03B13/20Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" wherein both members, i.e. wom and rem are movable relative to the sea bed or shore
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Definitions

  • the present invention relates to the field of conversion and storage of non-traditionally renewable clean energy sources for the production of electric energy, and more particularly, to a device for producing electric energy from the wave energy of the water surface and the method implemented therein.
  • This device contains many associated means for converting energy, each of which has a support mechanism fixed in a fixed position relative to the surface of the aquatic environment.
  • a block system is fixed on each support mechanism, a float is fixed with the possibility of sliding, and a corresponding drive shaft is fixed with the possibility of rotation.
  • the specified motion transmission mechanism comprises a hollow housing rotatably attached to the drive shaft and having a compartment for the float cable and a compartment for the counterweight cable and a cylindrical drum with ratchet placed in the hollow housing and mounted on the drive shaft.
  • the device has a means of transmitting rotation from the specified housing of the mechanism for transmitting the movement caused by lowering the float to the ratchet drum and means for converting the rotation of the drive shaft (extracted mechanical resistance energy) into electrical energy.
  • the method implemented in this device is that they extract the mechanical energy of resistance to the vertical movement of each float, obtained from the energy of the wave motion of the surface of the aquatic environment, limited by the area of the group of floats. After that, the extracted mechanical resistance energy is converted into torque of the corresponding drive shaft connected to the specified group of floats. Specified torque the moment is summed up on a single drive shaft of the device and converted to the total torque that is transmitted to the drive shaft by means for converting the extracted mechanical resistance energy obtained from the wave motion energy of the surface of the aqueous medium and transmitting this energy to the drive shaft of an electric generator to generate electrical energy.
  • the described device has a complex design and has a high material consumption, in which each float has a significant mass and size.
  • the described device allows you to extract the mechanical energy of resistance from the energy of the wave motion of the surface of an aqueous medium having a wave height of at least one meter.
  • the described device comprises a plurality of connected floats that form an articulated structure in which each pair of adjacent floats is connected using a connecting link configured to provide relative rotational movement of these neighboring floats under the action of the wave motion of the surface of the aqueous medium.
  • each said connecting link comprises means for resisting the relative rotational movement of said adjacent floats, means for extracting the power generated by this resistance, and means for converting the extracted power into electrical energy.
  • the device includes a mechanism for forming a rotation angle of the vertical plane with the possibility of relative rotation of each connecting link away from the horizontal axis, as well as a mechanism for limiting the deviation provided on each of these floats, adapted for applying periodically varying restrictions to the orbital reciprocating in the vertical direction to the relative movement of every three pairs of neighboring floats as a reaction to the existing sea waves.
  • the method of extracting power from the wave motion of the surface of the water contains the following steps: using the described device, applying an angle of inclination of rotation to at least several connecting links in an articulated structure so that the angle of relative rotation is at least several the connecting links is at an angle of inclination relative to the horizontal; and applying a varying constraint to the relative rotation of each pair of adjacent floats to control the dynamic response of the structure to the action of the waves, the limitation periodically changing in accordance with the magnitude of the waves.
  • the described device forms an open chain-shaped structure having an anchor system for attachment to the bottom of a reservoir.
  • Each float has an elongated cylindrical shape and a length substantially equal to a predetermined distance between the crests of two waves of the water surface used to produce electrical energy.
  • Each connecting link is an articulated coupling having two radial bearings of rotation located between the floats.
  • the couplings are designed in such a way that they provide relative rotational motion simultaneously in each pair of adjacent floats.
  • the longitudinal axis of the floats form a broken zigzag spatial line, which is combined with the direction of the wave front of the specified water surface.
  • Each hinged clutch is capable of providing relative rotational movement of two adjacent floats under the action of the wave motion of the surface of the aquatic environment, but does not have the ability to change the distance between the floats in the horizontal plane and to change the position of the neighboring floats relative to each other in the vertical plane.
  • the specified set of means of resistance to relative rotational displacement is placed in these articulated couplings and is configured to extract hydraulic resistance energy to the specified relative rotational displacement.
  • This set of resistance means is a set of high-pressure hydrostatic accumulators characterizing the energy density of a liquid medium and used as hydrostatic sources of previously accumulated hydraulic energy.
  • the device also contains many groups of energy conversion means, each of which is located in the corresponding float.
  • Each energy conversion means is a hydraulic system comprising a hydraulic cylinder with a piston and an engine used as hydrodynamic source of allocated hydrodynamic energy.
  • the energy flux density (i.e. power) of the liquid medium in each hydraulic cylinder is random, since it is based on random power factors of the wave motion.
  • the magnitude of the reciprocating movement of the piston in each hydraulic cylinder corresponds to the magnitude of the reciprocating movement of each float relative to the corresponding axis.
  • the amount of hydrodynamic energy released for each unit of time in each float is determined by the total value of the energy flux density of the specified liquid medium, which corresponds to the total length of the indicated reciprocating movements of all the pistons of the hydraulic cylinders in each specified group of energy conversion means.
  • the extracted resistance energy is converted into torque energy with a specific rotational speed of a drive shaft connected to a drive shaft of an electric generator for generating electric energy.
  • This device uses an incompressible liquid medium, which simultaneously performs the function of a resistance means to provide resistance to the relative rotational movement of each pair of floats and the function of a hydraulic multiplier when transmitting the energy of the specified torque to the drive shaft of a hydraulic motor connected to the drive shaft of an electric generator.
  • the specified function of the hydraulic multiplier is carried out by moving the liquid medium in a closed circuit in a limited closed volume. Using the specified motion of the liquid medium, the drive shaft of the hydraulic motor is driven in one-way rotation.
  • the instability of the extracted hydraulic energy leads to the instability of the produced electric energy, which necessitates an additional step, which consists in the preliminary accumulation and stabilization of the generated electric energy for its subsequent sale to the consumer, which significantly increases the cost of generating electric energy.
  • the elongated chain-shaped shape of the device leads to the need to adjust the angle between the longitudinal axis of the floats and the direction of the wave front of the aquatic environment, which reduces the actual useful surface area of the wave water surface that the device occupies, since it requires reservation of the surface area of the aquatic environment to carry out this adjustment.
  • the described device has a complex design and has a high material consumption, in which each float has a significant mass and size.
  • the described device allows you to extract the mechanical energy of resistance from the energy of the wave motion of the surface of an aqueous medium having a wave height of at least one meter.
  • the aforementioned method and device do not allow the production of high-quality electric energy, while the amount of electric energy produced is not a constant value, but is random in nature.
  • the basis of the present invention is the task to create a device for the production of electrical energy from the energy of the wave motion of the water surface with such design features and the method implemented in it with such techniques that would reduce the material consumption of the device and at minimal cost to extract resistance energy from the wave energy of the water surface environment, including, including a wave height of 0, 4 meters or more, to increase the efficiency of using the area of wave motion surface of the aquatic environment, increase the power and stability of the produced electric energy and significantly improve the quality of the produced electric energy.
  • each of said plurality of connecting links is configured to allow relative vertical movement of each pair of adjacent floats under the influence of the wave energy of the water surface medium, on each float is fixed at least one of the specified set of means for the formation and extraction resistance energy, which is the first pneumatic device configured to form a plurality of discrete energy elements of compressed air, the device comprising means for collecting a plurality of discrete energy elements of compressed air, in communication with each first pneumatic device, configured to equalize the vibrations of
  • the proposed device allows you to extract pneumatic energy as resistance energy, which is used to produce electrical energy.
  • the extraction of pneumatic energy makes it possible to use the spring properties of the air in order to convert the chaotic energy of the movement of the surface of the water medium into uniform electrical energy, which makes it possible to significantly improve the quality of the produced electric energy.
  • each float is small in size, which is determined only by the size and weight of the pneumatic device, since the air does not increase the size or weight of the device.
  • Such design features make it possible to extract pneumatic energy from the energy of wave motion of the surface of an aqueous medium having a wave height of 0.4 meters or more, which can significantly increase the efficiency of using the area of wave motion of the surface of an aqueous medium.
  • the use of the indicated pneumatic energy ensures the stability of the generated electric energy and ensures the stability of its multi-megawatt power (of the order of 0, 1 - 100 MW) due to the creation of a shock-absorbing air spring, which ensures the formation of uniform vibrations of the compressed air, the creation of a uniform flow of pneumatic energy and direct the transmission of this energy to the drive shaft of an electric generator to produce electrical energy.
  • the indicated structural embodiment of the proposed device allows the use of devices already available in the industry as individual components of the proposed device, as well as its production of individual components in mass production, which significantly minimizes the material costs of manufacturing the proposed device and significantly reduces its payback time .
  • each said first pneumatic device be a volume-enclosed pneumatic compressor having means for introducing an air medium, a cavity for accommodating the air medium, compressing it and forming a plurality of discrete energy elements of a compressed air medium and means for outputting a plurality of discrete energy elements of compressed air Wednesday.
  • said means for introducing an air medium and said means for outputting a plurality of discrete energy elements of compressed air medium of each said compressor comprise respective first and second one-way check valves located in the casing of said compressor.
  • check valves ensures the stability of the proposed device, which ensures stable pneumatic energy and, accordingly, stable electrical energy.
  • said means for collecting a plurality of discrete energy elements of compressed air is a sealed reservoir adapted to accumulate compressed air and having means for introducing a plurality of discrete energy elements of compressed air in communication with each said means for withdrawing them from said plurality of means for the formation and extraction of resistance energy, and means for outputting a uniform flow of compressed air, communicated with the second pneumatic a fixture.
  • the presence of the specified reservoir having a simple structural design, makes it possible to use the elastic, spring properties of the air in order to convert chaotic energy of movement the surface of the aqueous medium into uniform pneumatic energy, which makes it possible to significantly improve the quality of the produced electrical energy.
  • said means for introducing a plurality of discrete elements of energy of compressed air of said reservoir contain at least one channel in communication with the cavity of said reservoir, and means for outputting a uniform flow of compressed air of said reservoir contains a pressure reducing valve placed in the housing of said reservoir.
  • the specified design provides amortization of the chaotic pulsation of many discrete energy elements of compressed air coming from many compressors through the input means.
  • the density and pressure of the air in the closed volume of the reservoir increases.
  • the pressure increases proportionally from each individual element throughout the entire closed volume of the tank, smoothing and damping every impulse from each individual element.
  • a constant pressure of compressed air without surges is present at the inlet of the pressure reducing valve.
  • each said flexible sealed connecting means is a flexible hose made of an elastic polymer material.
  • said second pneumatic device is a pneumatic engine having a drive shaft configured to rotate under the action of a uniform flow of pneumatic energy of compressed air, while the means for converting the extracted energy to electrical energy has a drive shaft connected to the drive shaft of the air motor.
  • Such a structural embodiment of the second pneumatic device is designed to convert the energy of compressed air into mechanical work and provides stable electrical energy.
  • each of the specified pneumatic compressor was connected to the corresponding specified connecting link through a swivel.
  • each said connecting link be made with the possibility of plane-parallel displacements in the vertical plane and simultaneous reciprocating movements around the axis of rotation of the corresponding articulated joints.
  • each said connecting link In order to increase the surface area of the aquatic environment from which electrical energy is generated, it is advantageous for each said connecting link to be able to change the distance between said adjacent floats in a horizontal plane.
  • each said connecting link is configured to change its length with relative vertical movement of the respective two indicated adjacent floats without changing the distance between these floats in the horizontal plane.
  • each said connecting link be a telescopic connecting rod that has a sliding housing containing two end links and a central link.
  • each specified sliding housing with the possibility of reciprocating longitudinal movement towards each other, two pistons are placed, each of which has a corresponding rod, while inside the specified central
  • the end surfaces of these pistons form a central sealed chamber, and the side surfaces of two of these rods form two corresponding rod cavities, said sealed chamber and said rod cavities communicating via a pressure reducing valve with said means for collecting a plurality of discrete energy elements of compressed air.
  • each pin be attached to each free end of each specified extreme link, while it is favorable that the corresponding pin be integral with the corresponding extreme link, in addition, it is useful that each the trunnion was adapted to accommodate the corresponding articulation.
  • each float from the specified plurality of floats has a shape that ensures its stability.
  • each float from said plurality of floats be made in the form of a tablet.
  • the specified set of floats was articulated in the form of a network.
  • the indicated set of floats it is possible for the indicated set of floats to be articulated in a closed circuit.
  • said floats, said connecting links, structural components of said first and second pneumatic devices are made of polymer materials.
  • the problem is also solved by the creation of a method of producing electrical energy from the energy of the wave motion of the surface of the aquatic environment, which consists in using a device containing many floats forming an articulated structure, which is located on the surface of the aquatic environment and in which each pair of adjacent floats is connected using a connecting link, providing the possibility of relative movement of each pair of neighboring floats under the action of the energy of the wave motion of the surface of the water medium with the formation of resistance energy to the indicated relative displacement of each pair of adjacent floats, on each of which at least one means for generating and extracting the specified resistance energy is attached, which is connected to the corresponding connecting link and with the help of which the specified resistance energy is extracted, which transmit to the conversion means and produce electrical energy, while, according to the invention, as the specified resistance energy obtained from the ene gii wave motion of the surface of the aquatic environment, extract the pneumatic energy, the formation of which is carried out using the following steps: as a relative displacement under the influence of the energy of the wave motion of the surface
  • the proposed method allows you to extract the energy of the wave motion of the surface of the aquatic environment in the form of pneumatic energy, which is used to produce electrical energy.
  • These steps, used to extract pneumatic energy provide the creation of a shock-absorbing air spring, which makes it possible to use the spring properties of the air in order to convert the chaotic energy of movement of the surface of the water medium into uniform electrical energy.
  • the proposed method for the production of electrical energy from the energy of the wave motion of the surface of the aquatic environment is as follows
  • the proposed method consists in the use of a device containing many floats forming an articulated structure (floating system), which is located on the surface of the aquatic environment.
  • floating system articulated structure
  • the placement of the floating system is carried out using the following steps:
  • the floating system contains a small number of floats.
  • a plurality of adjacent floats is articulated using a plurality of articulated mechanical connecting links, then the compressor cavities are sealed through check valves using flexible sealed connecting means into a single closed cavity filled with air. And they place the assembled floating system on the surface of the aquatic environment.
  • this system is created directly on the surface of the aquatic environment.
  • floats are delivered to the surface of the aquatic environment using appropriate floating means, then many adjacent floats are articulated with a plurality of articulated mechanical connectors, then the compressor cavities are hermetically connected through check valves using flexible sealed connecting devices.
  • each pair of adjacent floats is connected using a connecting link, providing the possibility of relative vertical movement of each pair of neighboring floats under the action of the energy of the wave motion of the surface of the aqueous medium.
  • At least one means of extracting said pneumatic energy is fixed on each float, connected to a corresponding connecting link, and said pneumatic resistance energy is extracted. They transfer this energy to a conversion means and produce electrical energy.
  • pneumatic energy is extracted as the indicated resistance energy obtained from the wave motion energy of the surface of the aqueous medium, the formation of which is carried out using the following steps: as a relative displacement under the action of the wave motion energy of the surface of the water medium, a relative vertical movement of each pair of adjacent floats is provided, using a variety of means for extracting the specified resistance energy compresses the air and creates many dis the compressed energy elements of the compressed air, which are fed into the closed cavity of the sealed tank, in which their vibrations are balanced, create the specified pressure of the compressed air medium and form a shock-absorbing air spring, from which a uniform flow of compressed air is formed, which is sequentially expanded and creates a uniform flow of pneumatic energy obtained from the energy of the wave motion of the surface of the aquatic environment from which electrical energy is generated.
  • the creation of a cushioning air spring in the enclosed cavity makes it possible to use the spring properties of the air in order to convert the chaotic energy of the movement of the surface of the water medium first into uniform pneumatic energy, and then into uniform electric energy.
  • cushioning air spring we mean the closed volume in which the elastic air element used is used. for shock and shock absorption, vibration isolation, creation of predetermined initial forces, accumulation of pneumatic energy.
  • Each cushioning air spring has a maximum allowable load, upon reaching which the specified spring becomes stressed and to eliminate its destruction begins to give off excess pneumatic energy.
  • the shock-absorbing air spring perceives many instantaneous impacts of external forces (discrete energy elements of compressed air), which carry out the work of elastic deformation of the material of the shock-absorbing air spring to bring it into a stressed state.
  • the shock-absorbing air spring damps the instantaneous energy of each impact of external forces, that is, it suppresses the external vibrations of the pneumatic system from each discrete energy element and releases the received discrete energy of compressed air from each discrete element in a uniform flow, while maintaining pressure at a given level .
  • the pressure of the compressed air medium is used in the range from slightly more than 1 atmosphere to 5 atmospheres.
  • FIG. 1 schematically depicts the proposed device for the production of electrical energy from the energy of the wave motion of the surface of an aqueous medium, made according to the invention, a General view, isometry with gaps;
  • FIG. 2 place A in FIG. 1, zoomed in;
  • FIG. 3 (a, c) - compressor made according to the invention, in two positions, longitudinal section;
  • FIG. 4 (a, c) is a turbine expander made according to the invention, a cross section of a front view and a longitudinal section of a side view;
  • FIG. 5 - telescopic connecting rod made according to the invention, isometry, longitudinal section;
  • FIG. 6 is a variant of the proposed device made according to the invention, in which many floats are pivotally connected in the form of a network, top view;
  • FIG. 7 is a variant of the proposed device made according to the invention, in which many floats are pivotally connected in the form of a closed circuit, top view.
  • the proposed device for the production of electrical energy from the energy of the wave motion of the surface of an aqueous medium comprises an articulated structure 1 (Fig. 1) formed from a plurality of floats 2.
  • an articulated structure 1 formed from a plurality of floats 2.
  • each pair of adjacent floats 2 is connected using the corresponding connecting link 3, configured to provide relative vertical movement of these adjacent floats 2 under the action of the energy of the wave motion of the surface of the aqueous medium.
  • the proposed device also contains many means 4 for the formation and extraction of resistance energy, configured to generate pneumatic resistance energy to a specified relative displacement, corresponding to the wave energy of the surface of the aquatic environment, and to extract said pneumatic energy.
  • at least one means 4 is formed on each float 2 for the formation and extraction of resistance energy, which is connected to the corresponding of these connecting links 3.
  • the proposed device comprises means 5 for converting the extracted pneumatic energy into electrical energy.
  • Each of these many means 4 for the formation and extraction of energy is the first pneumatic device 6, configured to form many discrete energy elements of compressed air.
  • FIG. 1 shows an embodiment of the present invention in which the articulated structure 1 of the device of the invention comprises four floats 2, each of which is made in the form of a tablet.
  • Neighboring floats 2 are connected using four articulated mechanical connecting means 3 so that the three floats 2 form a triangular shape, which is connected to a separate fourth float 2.
  • each float 2 is fixed such a number of first pneumatic devices 6, which corresponds to the number of neighboring floats 2.
  • the device comprises means 7 for collecting a plurality of discrete energy elements of compressed air, and a second pneumatic device 8.
  • a means 7 for collecting a plurality of discrete energy elements of compressed air is communicated with each first pneumatic device 6 and is configured to generate a uniform flow of compressed air.
  • the second pneumatic device 8 is configured to sequentially expand the flow of compressed air and the formation of a uniform flow of pneumatic energy obtained from the energy of the wave motion of the surface of the aqueous medium.
  • the second pneumatic device 8 is in communication with said means 7 for collecting a plurality of discrete energy elements of compressed air and with said means 5 for converting the extracted pneumatic energy into electrical energy.
  • Each first pneumatic device 6 may be any known device designed to form a plurality of discrete energy elements of compressed air.
  • each first pneumatic device 6 may be a volume-enclosed pneumatic compressor 9 (Fig. 2) or a rotary compressor (not shown).
  • a piston compressor 9 can be used (Fig. 3 a, b, to facilitate understanding in figure 3 there is no hatching of the shaft, rod and piston) having means 10 for introducing an air medium, cavity 1 1 for the placement of the air medium, its compression and the formation of many discrete energy elements of compressed air and means 12 for outputting many discrete energy elements of compressed air.
  • This type of compressor is an energy machine for compressing and supplying air under pressure.
  • Compressors of this type are widely used in various fields of economy, they are diverse in design, layouts and layouts.
  • the specified means 10 for entering the air environment and the specified tool 12 for outputting a plurality of discrete energy elements of compressed air each the specified compressor 9 contain the corresponding first and second one-way check valves 13, 14 located in the housing of the specified compressor 9. These valves 13, 14 are configured for a given pressure, that is, open and close when the corresponding pressure in the cavity 1 1 of the compressor 9 is reached.
  • a rod 16 with a piston 17 is fixed on the drive shaft 15 having an elbow 15a, the reciprocating movement of which is provided by this drive shaft 15 with an elbow 15 a.
  • the ends of the corresponding connecting links 3 are fixed (Fig. 2).
  • These ends of the connecting links 3 can be secured using swivel joints 18. That is, each specified pneumatic compressor 9 can be connected to the corresponding specified connecting link 3 by means of a swivel joint 18.
  • each connecting link 3 there are first and second cylindrical trunnions 19, in each of which a corresponding hinge joint 18 is fixed.
  • a hinge joint 18 any known swivel joint intended for similar purposes, for example, a freewheel (not shown in the drawing).
  • Each connecting link 3 can have any known construction, made with the possibility of changing the distance between the corresponding first and second cylindrical pins 19 with the relative vertical movement of each pair of adjacent floats 2.
  • each connecting link 3 is configured to change its length, which allows, if necessary, to change the length of each connecting link 3 to change the distance between adjacent floats 2 in the horizontal plane.
  • each specified connecting link 3 is made with the possibility of plane-parallel movements in the vertical plane and simultaneous reciprocating movements around the axis of rotation of the corresponding articulated joints 18.
  • each specified connecting link 3 is designed so that two swivel joints 18 located at the ends of each mechanical connecting link 3 are independently oppositely directional reciprocating relative vertical movements together with the corresponding adjacent floats 2.
  • each specified connecting link 3 is configured to change its length with relative vertical movement of the respective two indicated adjacent floats 2 without changing the distance between these floats 2 in the horizontal plane.
  • the first non-return valve 13 (Fig. 3 a, c), designed to enter the air into the cavity 1 1 of the compressor 9, is configured to suck in the air from the environment when the piston 17 of the compressor 9 moves in a direction that increases the volume of its cavity 1 1 ( as shown in Fig. Over). As a result, rarefaction (pressure reduction) occurs in the cavity 1 1 and the air rushes from the surrounding space into this cavity 1 1.
  • the piston 17 After the specified cavity 1 1 will be filled with air, the piston 17 will take its lowest position and the pressure in the cavity 1 1 will become equal to the ambient pressure. As a result, the first non-return valve 13 closes and closes the cavity 1 1 of the compressor 9. The further rotation of the shaft 15 will allow the piston 17 of the compressor 9 to move upward in the direction decreasing the volume of the closed cavity 1 1 using the elbow 15a and the rod 16. As a result, the pressure in the closed cavity 1 1 will increase and compress the air with the formation of a discrete element having the energy of a compressed air. That is, the kinetic energy of the movement of the piston 17 will transfer into the potential energy of the compressed air. Compressed air will press on the walls of the cavity 1 1 and on the second check valve 14, designed to output discrete energy elements of the compressed air.
  • the second check valve 14 is configured so that when the pressure in the closed cavity 11 becomes equal to the set pressure at which the outlet (second) check valve 14 (for example, 3 atmospheres) is set, this second check valve 14 will open (as shown in Fig. 3 c), as a result of which the compressed discrete element under the action of the piston 17 will be pushed through this check valve 14 into the specified means 7 to collect many discrete energy elements of the compressed air.
  • This means 7 (FIG. 1) for collecting a plurality of discrete energy elements of compressed air is a sealed reservoir 20 adapted to accumulate compressed air.
  • the reservoir 20 has a means 21 for inputting a plurality of discrete energy elements of compressed air, communicated with each of these means 12 for outputting from a plurality of resistance energy extraction means 4, a closed cavity (not shown in the drawing) and means 22 for outputting a uniform flow of compressed air the medium in communication with the second pneumatic device 8.
  • the reservoir 20 is made with the possibility of balancing the fluctuations of the specified set of discrete energy elements of compressed air, creating cavity-mentioned predetermined pressure of the compressed air, the formation therein amortization air spring and forming a uniform flow leaving the compressed air environment.
  • shock-absorbing air spring we mean a closed volume in which an elastic air element is used, used to absorb shock and shock, vibration isolation, create predetermined initial forces, and accumulate pneumatic energy.
  • Each cushioning air spring has a maximum allowable load, upon reaching which the specified spring becomes stressed and to eliminate its destruction begins to give off excess pneumatic energy.
  • Said means 21 for introducing a plurality of discrete energy elements of compressed air into said reservoir 20 comprises at least one channel 23 communicated with a closed cavity of said reservoir 20.
  • means 22 for outputting a uniform flow of compressed air from said reservoir 20 comprises pressure reducing valve 24 located in the housing 25 of the specified tank 20, for example, in its upper part.
  • the pressure reducing valve 24 is an automatically acting pneumatic valve designed to maintain a constant pressure level at the outlet of the specified reservoir 20.
  • the resistance of the pressure reducing valve 24 at each moment of time is proportional to the difference between the variable pressure at the inlet to the tank 20 and the constant (reduced) pressure at the outlet from reservoir 20.
  • At least one channel 23 for introducing a plurality of discrete energy elements of compressed air into said reservoir 20 is in communication with said second non-return valve 14 of each said compressor 9 by means of flexible sealed connecting means 26 adapted to transmit compressed air.
  • each of these flexible sealed connecting means 26 is a flexible hose made of an elastic polymer material, for example, polyamide (polyurethane or polyethylene), hermetically connected to the channel 23 for introducing many discrete energy elements of compressed air into the specified tank 20.
  • polyamide polyurethane or polyethylene
  • the channel 23 for introducing a plurality of discrete energy elements of compressed air into the specified tank 20 can be made of any known design suitable for similar purposes, for example, it is a sealed duct 27 made of an elastic material, for example, (rubber and fabric).
  • support means 28 are provided, which comprise, for example, a mounting flange 29 and a pneumatic coupling 30 mounted on a strut 31.
  • said sealed reservoir 20 which is a means 7 for collecting a plurality of discrete energy elements of compressed air, is in communication with a second pneumatic device 8 and with said means 5 for converting the extracted pneumatic energy into electrical energy.
  • the specified second pneumatic device 8 is a pneumatic engine 32 having a drive shaft 33, configured to rotate under the action of a uniform flow of pneumatic energy of compressed air entering through a sealed duct 27 from a pressure reducing valve 24 of the means 22 for outputting a uniform flow of compressed air from the specified tank 20 .
  • the pneumatic engine 32 may have any known design, providing the ability to expand the uniform flow of compressed air.
  • the pneumatic engine 32 is a turbine expander 34 (Fig. 4, to facilitate understanding, the figure removes the hatching of the shaft and blades of the wheel of the turbine expander).
  • the expander 34 has an inlet channel 35, a chamber 36, a turbine 37 containing blades 38 mounted on the drive shaft 33, and an outlet pipe 39.
  • the channel 35 is designed to supply a uniform flow of compressed air under pressure.
  • the chamber 36 has a cross-sectional area that gradually increases in the direction of flow of the compressed air medium and in which the air stream expands, as a result of which its speed increases and the kinetic energy increases.
  • each pair of neighboring floats 2 is interconnected using a corresponding connecting link 3, configured to provide relative vertical movement of these neighboring floats 2 under the action of the energy of the wave motion of the surface of the aqueous medium.
  • Each connecting link 3 may be a telescopic connecting rod, at the ends of which means 4 for extracting energy are fixed.
  • This connecting rod can be made of any known construction suitable for providing the movements described above.
  • the telescopic connecting rod Za (Fig. 5) may have the structural embodiment described below, which is intended to facilitate independent vertical movement of adjacent floats 2 and to facilitate the possibility of changing the distance between the floats 2 in a horizontal plane.
  • Each telescopic connecting rod Za comprises a sliding housing 40 having two identical extreme links 41 and a central link 42.
  • Two pistons 43 are placed in the housing 40 with the possibility of reciprocating longitudinal movement towards each other, each of which has a corresponding rod 44.
  • End surfaces 45 of the pistons 43 form a central sealed chamber 46 inside the central link 42.
  • Two rods 44 inside the central link 42 form two corresponding rod cavities 47.
  • the sealed chamber 46 and the rod cavities 47 c obscheny through the electromagnetic valve 48 closed the cavity of the tank 20.
  • the opposite ends 49 of the rods 44 are placed inside the corresponding extreme links 41 with the possibility of restricting the longitudinal movement of the pistons 43 with the rods 44 by means of a spring 50 located inside each extreme link 41.
  • each extreme link 41 On the free ends of each extreme link 41 are mounted pins 19 for accommodating articulated joints 18. At the same time, the pins 19 can be made in one piece with the extreme links 41. To eliminate shock loads between the extreme links 41 and the central link 42, shock absorbing rings are installed and 51.
  • each telescopic connecting rod Za makes it possible to change the distance between the parallel longitudinal axes (s) of two pins 19 in the range up to l / 3 times.
  • each float 2 has a shape that ensures its stability.
  • each float 2 is made in the form of a tablet.
  • floats 2 can be interconnected with the formation of various figures.
  • the specified set of floats 2 are pivotally connected in the form of a network 52 (Fig. 6).
  • the specified set of floats 2 are pivotally connected in the form of a closed circuit 53 (Fig. 7).
  • said sealed reservoir 20 which is a means 7 for collecting a plurality of discrete energy elements of compressed air, is in communication with said means 5 for converting the extracted pneumatic energy into electrical energy.
  • the means 5 for converting the extracted energy into electrical energy is an electric generator 54, which has a drive shaft 55 connected to the drive shaft 33 of the air motor 32.
  • An electric generator 54 for producing electric energy can be made of any known construction suitable for these purposes.
  • the proposed device may have at least one anchor means (not shown in the drawing).
  • Said sealed tank 20, a pneumatic engine, and an electric generator 54 may be located ashore (not shown in the drawing), if the size of the water surface from which electrical energy is generated, or can be placed on one floating vessel 56, or can be placed on different floating means interconnected (not shown in the drawing).
  • a huge advantage of the proposed device is that its main structural components, such as floats 2, connecting links 3, structural components of these first and second pneumatic devices 6, 8 can be made of polymer materials.
  • the floats 2 can be made of polyethylene
  • the connecting means 3 can be made of polyethylene and carbon
  • the structural components of the compressors 9 can be made of polyamides
  • the structural components of the air motor 32 can be made of polymeric materials containing fiberglass filler and binders based on thermosetting and thermoplastic polymers
  • flexible sealed connecting means 5 and duct 53 are high pressure hoses, st whose structure is reinforced with a polyester braid.
  • the above-described proposed device allows to extract pneumatic energy, which is used to produce electrical energy, as resistance energy.
  • the extraction of pneumatic energy makes it possible to use the spring properties of the air in order to convert the chaotic energy of the movement of the surface of the water medium into uniform electrical energy, which makes it possible to significantly improve the quality of the produced electric energy.
  • each float has small dimensions, which determined only by the size and weight of the pneumatic device, since the air does not increase the size or weight of the device.
  • Such design features make it possible to extract pneumatic energy from the energy of wave motion of the surface of an aqueous medium having a wave height of 0.4 meters or more, which can significantly increase the efficiency of using the area of wave motion of the surface of an aqueous medium.
  • the use of the indicated pneumatic energy ensures the stability of the generated electric energy and ensures the stability of its multi-megawatt power (of the order of 0, 1 - 100 MW) due to the creation of a shock-absorbing air spring, which ensures the formation of uniform vibrations of the compressed air, the creation of a uniform flow of pneumatic energy and direct transmission this energy to the drive shaft of an electric generator to produce electrical energy.
  • the indicated structural embodiment of the proposed device allows the use of devices already available in the industry as individual components of the proposed device, as well as its production of individual components in mass production, which significantly minimizes the material costs of manufacturing the proposed device and significantly reduces its payback time .
  • the proposed device operates as follows
  • the articulated structure 1 of the proposed device contains four floats 2, each of which is made in the form of a tablet.
  • the adjacent floats 2 are connected using articulated mechanical connecting means 3 in such a way that the three floats 2 form a triangular figure, which is connected to the freestanding fourth float 2.
  • two first pneumatic devices 6 are rigidly fixed, each of which is a volumetric-closed pneumatic compressor 9, and one similar first pneumatic device 6 is rigidly fixed on the specified fourth float 2.
  • each drive shaft 15 of each compressor 9 At the respective ends of each drive shaft 15 of each compressor 9, swivel joints 18 are fixed, each of which is in the form of an overrunning clutch.
  • the specified connection of the floats 2 provides a complete release of resistance energy for each reciprocating (in both directions) vertical the movement of neighboring floats 2 in the process of the direct impact of "incident” and “runaway” waves that move along the surface of the aquatic environment.
  • a similar assembly order of the floats 2 is carried out when assembling the floating part of the proposed device in the form of a network 52 or a closed circuit 53.
  • Za provide many simultaneous relative vertical movements of many pairs of adjacent floats 2 of the articulated structure 1, which is placed on the surface of the aquatic environment, from the wave energy of which electrical energy is generated.
  • a plurality of simultaneous vertical movements in a plurality of pairs of adjacent floats 2 cause a corresponding plurality of reciprocating movements in a plurality of telescopic connecting rods Behind simultaneously around two axis of rotation of the corresponding articulated joints 18, as well as a plurality of reciprocating movements changing the distance between the axes of the articulated joints 18 in each such telescopic connecting rod Za (i.e. between adjacent floats 2).
  • the drive shaft 15 with the elbow 15a of each compressor 9 is brought into unidirectional rotation using the corresponding unidirectional torque during the reciprocating movements around the two axes of the articulated joints 18 simultaneously of two telescopic connecting rods Za.
  • the rod 16 with the piston 17 is moved back and forth.
  • the piston 17 moves from the extreme upper position to the lowermost position, increasing the volume of the cavity 1 1 of the compressor 9.
  • the piston 17 will take its lowest position and the pressure in the cavity 11 will become equal to the pressure of the environment.
  • the first check valve 13 closes and closes the cavity 1 1 of the compressor 9, in which a single closed volume of air is formed.
  • Further rotation of the shaft 15 will provide upward movement of the piston 17 of the compressor 9 using the elbow 15a and the rod 16 in a direction that reduces the volume of the closed cavity 11.
  • the pressure in the closed cavity 1 1 will increase and compress the unit closed volume of the air with the formation of a discrete element having the energy of a compressed air. That is, the kinetic energy of the movement of the piston 17 will transfer into the potential energy of the compressed air.
  • Compressed air will press on the walls of the cavity 1 1 and on the second check valve 14, designed to output discrete energy elements of the compressed air.
  • this second check valve 14 will open, as a result of which the compressed discrete element under the action of the piston will be pushed through this check a valve 14 into said means 7 for collecting a plurality of discrete energy elements of compressed air.
  • each compressor 9 forms a plurality of discrete energy elements of compressed air
  • all compressors 9 form a plurality of discrete energy elements of compressed air. All these discrete elements through the corresponding non-return valves 14 of the compressors 9 with the help of flexible connecting means 26 and a sealed duct 27 are fed into a closed cavity of the sealed tank 20 and compress with their help the air in this cavity.
  • the presence in the specified cavity of the reservoir 20 of the depreciation air spring ensures equalization of the oscillations of these discrete elements and the creation of a given pressure of the compressed air environment.
  • the pressure of the compressed air medium is used in the range from slightly more than 1 atmosphere to 5 atmospheres, for example, 3 atmospheres.
  • the creation of a cushioning air spring in the specified closed cavity makes it possible to use the spring properties of the air in order to convert the chaotic energy of movement of the surface of the water medium into uniform pneumatic energy, which is then converted into uniform electrical energy.
  • shock-absorbing air spring we mean a closed volume in which an elastic air element is used, used to absorb shock and shock, vibration isolation, create predetermined initial forces, and accumulate pneumatic energy.
  • Each cushioning air spring has a maximum allowable load, upon reaching which the specified spring becomes stressed and to eliminate its destruction begins to give off excess pneumatic energy.
  • the shock-absorbing air spring perceives many instantaneous impacts of external forces (discrete energy elements of compressed air), which carry out the work of elastic deformation of the material of the shock-absorbing air spring to bring it into a stressed state.
  • the shock-absorbing air spring damps the instantaneous energy of each impact of external forces, that is, it suppresses external vibrations of the pneumatic system from each new discrete energy element, and sequentially releases (pushes) out of the closed cavity through the pressure reducing valve 24 compressed air, while maintaining pressure in the specified closed cavity at a given level.
  • a uniform flow of compressed air using a flexible connecting means 26 is directed into the inlet channel 35 of the turbine expander 34, in the chamber 36 of which it is successively expanded, its speed is increased and kinetic energy is increased.
  • a uniform expanded stream of compressed air is sent to the blades 38 of the expander 34, where this stream gives off its energy and spins the turbine 37 and its drive shaft 33, creating a uniform flow of pneumatic energy, in the manner described above obtained from the energy of the wave motion of the surface of an aqueous medium.
  • the exhaust air is discharged through the outlet pipe 39.
  • said shock-absorbing air spring acts as an energy source of a turbine expander 34, which produces pneumatic energy, from which electric energy is further produced.
  • the rotation of the drive shaft 33 of the pneumatic turbine expander 34 is used to rotate the drive shaft 9 of the electric generator 10 to generate electrical energy.
  • the proposed device and method for producing electric energy from the energy of the wave surface of an aqueous medium is implemented on a body of water in a specific geographical region, in which the expediency of using the energy of wave motion of the surface of an aqueous medium to produce electric energy is determined on the basis of actual statistical data on the energy parameters of the wave surface water environment.
  • an articulated structure 1 made according to the invention which contains a hexagonal closed circuit (as shown in Fig. 7), which contains two hundred seventy (270) floats and one thousand six hundred twenty (1620) compressors for the production of electrical energy having one (1) mW of power.
  • the use of the proposed method and device for the production of electrical energy from the energy of the wave motion of the surface of the aquatic environment ensures the production of electrical energy in a wide range of nominal power (from 0.1 to 100 mW); allows the production of high-quality electric energy with uniform amplitude-frequency characteristics of the specified parameters of the electric current; to carry out the production of electric energy with constant specified values of power, to reduce the cost of production of electric energy; to carry out structural elements from light corrosion-resistant polymer materials, as a result of which significantly reduce the specific material consumption of the produced electric energy; to carry out the construction of an articulated structure (in the form of a network or closed circuits), thereby significantly increasing the number of floats in the system, thereby increasing the efficiency of using the surface area of the wave motion of the aqueous medium; to carry out the production of all structural elements of orbital dynamic systems in mass production with multiple reduced capital costs and, thereby, significantly reduce the payback period of the proposed device.
  • the present invention can be most effectively used in the creation and industrial use of environmentally friendly float wave power plants for highly efficient conversion of sea wave energy into electrical energy, which in the structure of environmentally friendly energy resources are the most promising energy carriers capable of developing the highest specificity for renewable sources.
  • Such float wave power plants can be used to provide energy to coastal and island settlements, to create environmentally friendly marine and coastal processing industry facilities, including using offshore platforms with developed oil wells.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Abstract

The device comprises a structure assembled from a plurality of floats. Each pair of adjacent floats is connected by means of a connecting link, each of said links being formed so as to allow the relative vertical movement of each pair of adjacent floats under the effect of wave energy. At least one means for producing and recovering pneumatic energy resulting from resistance to the relative vertical movement is fixed to each float, is connected to a corresponding connecting link and is in the form of a first pneumatic apparatus capable of producing a plurality of discrete elements of the energy of a compressed air medium. A means for collecting the discrete elements is provided, said means being capable of compensating for oscillations of said discrete elements of the energy of the compressed air medium, producing a set pressure of the compressed air medium, forming a shock-absorbing pneumatic spring and forming a uniform flow of compressed air medium. There is a second pneumatic apparatus capable of expanding the uniform flow of compressed air medium and forming a uniform flow of pneumatic energy, and a means for converting the recovered pneumatic energy into electrical energy.

Description

УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ  DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING ELECTRIC ENERGY
ИЗ ЭНЕРГИИ ВОЛН  FROM ENERGY WAVES
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ FIELD OF TECHNOLOGY
Настоящее изобретение относится к области преобразования и аккумулирования нетрадиционно возобновляемых экологически чистых источников энергии для производства электрической энергии, а более конкретно - к устройству для производства электрической энергии из энергии волнового движения водной поверхности и реализуемому в нем способу.  The present invention relates to the field of conversion and storage of non-traditionally renewable clean energy sources for the production of electric energy, and more particularly, to a device for producing electric energy from the wave energy of the water surface and the method implemented therein.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ  BACKGROUND OF THE INVENTION
Известно устройство для производства электрической энергии из энергии волнового движения водной поверхности и реализуемый в нем способ (US 5,359,229 А).  A device for the production of electrical energy from the energy of the wave motion of the water surface and the method implemented therein (US 5,359,229 A) are known.
Данное устройство содержит множество сопряженных средств преобразования энергии, каждое из которых имеет опорный механизм, закрепленный в фиксированном положении относительно поверхности водной среды. На каждом опорном механизме закреплена система блоков, с возможностью скольжения закреплен поплавок и с возможностью вращения закреплен соответствующий приводной вал. При этом имеется противовес, система тросов и механизм передачи движения вниз для вращения приводного вала в определенном направлении в ответ на опускание каждого поплавка. Указанный механизм передачи движения содержит полый корпус, прикрепленный с возможностью вращения к приводному валу и имеющий отсек для троса поплавка и отсек для троса противовеса и цилиндрический барабан с храповиком, помещенный в полый корпус и закрепленный на приводном валу. При этом устройство имеет средство передачи вращения от указанного корпуса механизма передачи движения, вызываемого опусканием поплавка, к барабану с храповиком и средство для преобразования вращения приводного вала (извлеченной механической энергии сопротивления) в электрическую энергию.  This device contains many associated means for converting energy, each of which has a support mechanism fixed in a fixed position relative to the surface of the aquatic environment. A block system is fixed on each support mechanism, a float is fixed with the possibility of sliding, and a corresponding drive shaft is fixed with the possibility of rotation. In this case, there is a counterbalance, a cable system and a mechanism for transmitting downward movement for rotation of the drive shaft in a certain direction in response to the lowering of each float. The specified motion transmission mechanism comprises a hollow housing rotatably attached to the drive shaft and having a compartment for the float cable and a compartment for the counterweight cable and a cylindrical drum with ratchet placed in the hollow housing and mounted on the drive shaft. Moreover, the device has a means of transmitting rotation from the specified housing of the mechanism for transmitting the movement caused by lowering the float to the ratchet drum and means for converting the rotation of the drive shaft (extracted mechanical resistance energy) into electrical energy.
Способ, реализуемый в данном устройстве, заключается в том, что извлекают механическую энергию сопротивления вертикальному перемещению каждого поплавка, полученную из энергии волнового движения поверхности водной среды, ограниченной площадью группы поплавков. После чего извлеченную механическую энергию сопротивления преобразуют в крутящий момент соответствующего приводного вала, соединенного с указанной группой поплавков. Указанный крутящий момент суммируют на едином приводном валу устройства и преобразуют в суммарный крутящий момент, который передают на приводной вал средства преобразования выделенной механической энергии сопротивления, полученной из энергии волнового движения поверхности водной среды, и передачи этой энергии на приводной вал электрического генератора для производства электрической энергии. The method implemented in this device is that they extract the mechanical energy of resistance to the vertical movement of each float, obtained from the energy of the wave motion of the surface of the aquatic environment, limited by the area of the group of floats. After that, the extracted mechanical resistance energy is converted into torque of the corresponding drive shaft connected to the specified group of floats. Specified torque the moment is summed up on a single drive shaft of the device and converted to the total torque that is transmitted to the drive shaft by means for converting the extracted mechanical resistance energy obtained from the wave motion energy of the surface of the aqueous medium and transmitting this energy to the drive shaft of an electric generator to generate electrical energy.
Описанное устройство имеет сложное конструктивное выполнение и обладает высокой материалоемкостью, при которой каждый поплавок имеет значительные массу и размеры. В связи с этим описанное устройство позволяет извлекать механическую энергию сопротивления из энергии волнового движения поверхности водной среды, имеющей высоту волны, не менее одного метра.  The described device has a complex design and has a high material consumption, in which each float has a significant mass and size. In this regard, the described device allows you to extract the mechanical energy of resistance from the energy of the wave motion of the surface of an aqueous medium having a wave height of at least one meter.
Это объясняется тем, что у множества несущих энергию волн имеется различная высота. При этом для волны, имеющей определенную высоту, имеются оптимальные масса и габариты поплавка, позволяющие извлекать из нее максимум энергии. Исходя из конструктивных особенностей описанного устройства, его поплавки имеют значительные массовые и габаритные размеры, которые позволяют извлекать энергию волн, имеющих высоту более одного метра, так как менее энергонасыщенные волны (имеющие высоту волны менее одного метра) разбиваются о поплавки и их энергия рассеивается в окружающую среду.  This is because many energy-carrying waves have different heights. In this case, for a wave having a certain height, there are optimal mass and dimensions of the float, allowing to extract maximum energy from it. Based on the design features of the described device, its floats have significant mass and overall dimensions that allow you to extract the energy of waves having a height of more than one meter, since less energy-saturated waves (having a wave height of less than one meter) are broken into floats and their energy is dissipated into the surrounding Wednesday
Кроме того, процесс извлечения механической энергии сопротивления, описанный в данном патенте, сопровождается случайными ударами при передаче каждым поплавком крутящего момента на приводной вал средства преобразования извлеченной механической энергии сопротивления. При этом из-за отсутствия синхронизации между указанными случайными ударами не все поплавки успевают передать соответствующему приводному валу выделяемую ими энергию сопротивления. Это приводит к нестабильности извлеченной механической энергии, что снижает мощность производимой электрической энергии.  In addition, the process of extracting mechanical resistance energy described in this patent is accompanied by random impacts when each float transfers torque to the drive shaft of the means for converting the extracted mechanical resistance energy. Moreover, due to the lack of synchronization between the indicated random strokes, not all floats manage to transfer the resistance energy emitted by them to the corresponding drive shaft. This leads to instability of the extracted mechanical energy, which reduces the power of the generated electrical energy.
Кроме того, это снижает эффективность использования площади волнового движения поверхности водной среды, так как часть механической энергии сопротивления рассеивается в окружающую среду.  In addition, this reduces the efficiency of using the area of wave motion of the surface of the aquatic environment, since part of the mechanical resistance energy is dissipated into the environment.
При этом отсутствие связи между извлеченной механической энергией каждого поплавка с крутящим моментом соответствующего приводного вала является источником «хаоса», не позволяющего обеспечить устойчивое вращение приводного вала электрического генератора. Это снижает качество производимой электрической энергии. In this case, the lack of connection between the extracted mechanical energy of each float and the torque of the corresponding drive shaft is a source of “chaos”, which does not allow for stable rotation of the drive shaft of an electric generator. This reduces the quality of the generated electrical energy.
Известно устройство для производства электрической энергии из энергии волнового движения поверхности водной среды и реализуемый в нем способ, описанные в патенте US 6 476 51 1 В1. В соответствии с указанным патентом фирма "Pelamis" (Великобритания) промышленно изготавливает устройства для производства электрической энергии из энергии волнового движения поверхности водной среды модели "Pelamis Р-750" wave energy converter" (www.pelamiswave.com).  A device for producing electrical energy from the energy of the wave motion of the surface of an aqueous medium and the method implemented therein are described in US Pat. No. 6,476,551 B1. In accordance with this patent, the company "Pelamis" (Great Britain) industrially manufactures devices for the production of electric energy from the energy of the wave motion of the surface of the aqueous medium of the model "Pelamis P-750" wave energy converter "(www.pelamiswave.com).
В указанных документах описано, что электрическую энергию вырабатывают в процессе преодоления периодически изменяющегося сопротивления, которое образуется при непрерывной трансформации многозвенной цепи длинномерных цилиндрических поплавков, при перемещении которых в качестве энергии сопротивления извлекают гидравлическую энергию.  In these documents, it is described that electrical energy is generated in the process of overcoming the periodically changing resistance, which is formed during the continuous transformation of the multi-link chain of long cylindrical floats, during the movement of which hydraulic energy is extracted as resistance energy.
Описанное устройство содержит множество соединенных поплавков, которые образуют сочлененную конструкцию, в которой каждая пара соседних поплавков соединена с помощью соединительного звена, выполненного с возможностью обеспечения относительного вращательного перемещения указанных соседних поплавков под действием волнового движения поверхности водной среды. При этом каждое указанное соединительное звено содержит средство для сопротивления относительному вращательному перемещению указанных соседних поплавков, средство для извлечения мощности, образованной при этом сопротивлении, и средство преобразования извлеченной мощности в электрическую энергию. Кроме того, устройство содержит механизм образования угла вращения вертикальной плоскости с возможностью относительного вращения каждого соединительного звена в сторону от горизонтальной оси, а также механизм ограничения отклонения, предусмотренного на каждом из указанных поплавков, приспособленных для приложения периодически изменяющегося ограничения орбитальному возвратно- поступательному в вертикальном направлении к относительному движению каждых трех пар соседних поплавков как реакция на существующее волнение моря.  The described device comprises a plurality of connected floats that form an articulated structure in which each pair of adjacent floats is connected using a connecting link configured to provide relative rotational movement of these neighboring floats under the action of the wave motion of the surface of the aqueous medium. Moreover, each said connecting link comprises means for resisting the relative rotational movement of said adjacent floats, means for extracting the power generated by this resistance, and means for converting the extracted power into electrical energy. In addition, the device includes a mechanism for forming a rotation angle of the vertical plane with the possibility of relative rotation of each connecting link away from the horizontal axis, as well as a mechanism for limiting the deviation provided on each of these floats, adapted for applying periodically varying restrictions to the orbital reciprocating in the vertical direction to the relative movement of every three pairs of neighboring floats as a reaction to the existing sea waves.
Способ извлечения мощности из волнового движения поверхности воды содержит следующие шаги: использование описанного устройства, применение угла скоса вращения минимум к нескольким соединительным звеньям в сочлененной конструкции так, что угол относительного вращения минимум нескольких соединительных звеньев находится под углом скоса вращения относительно горизонтали; и приложение изменяющегося ограничения к относительному вращению каждой пары соседних поплавков для управления динамической реакцией конструкции на действие волн, причем ограничение периодически изменяется в соответствии с величиной волн. The method of extracting power from the wave motion of the surface of the water contains the following steps: using the described device, applying an angle of inclination of rotation to at least several connecting links in an articulated structure so that the angle of relative rotation is at least several the connecting links is at an angle of inclination relative to the horizontal; and applying a varying constraint to the relative rotation of each pair of adjacent floats to control the dynamic response of the structure to the action of the waves, the limitation periodically changing in accordance with the magnitude of the waves.
Описанное устройство образует незамкнутую цепеобразную конструкцию, имеющую якорную систему для крепления к дну водоема. Каждый поплавок имеет вытянутую цилиндрическую форму и длину, по существу равную заданному расстоянию между гребнями двух волн водной поверхности, используемой для производства электрической энергии.  The described device forms an open chain-shaped structure having an anchor system for attachment to the bottom of a reservoir. Each float has an elongated cylindrical shape and a length substantially equal to a predetermined distance between the crests of two waves of the water surface used to produce electrical energy.
Каждое соединительное звено представляет собой шарнирную муфту, имеющую две радиальные опоры вращения, расположенные между поплавками. Муфты выполнены таким образом, что обеспечивают относительное вращательное движение одновременно в каждой паре соседних поплавков. Продольные оси поплавков образуют ломаную зигзагообразную пространственную линию, которую совмещают с направлением фронта волнового движения указанной водной поверхности. Каждая шарнирная муфта выполнена с возможностью обеспечения относительного вращательного перемещения двух соседних поплавков под действием волнового движения поверхности водной среды, но не имеет возможности изменения расстояния между поплавками в горизонтальной плоскости и изменения положения соседних поплавков один относительно другого в вертикальной плоскости.  Each connecting link is an articulated coupling having two radial bearings of rotation located between the floats. The couplings are designed in such a way that they provide relative rotational motion simultaneously in each pair of adjacent floats. The longitudinal axis of the floats form a broken zigzag spatial line, which is combined with the direction of the wave front of the specified water surface. Each hinged clutch is capable of providing relative rotational movement of two adjacent floats under the action of the wave motion of the surface of the aquatic environment, but does not have the ability to change the distance between the floats in the horizontal plane and to change the position of the neighboring floats relative to each other in the vertical plane.
Указанное множество средств сопротивления относительному вращательному перемещению размещено в указанных шарнирных муфтах и выполнено с возможностью извлечения гидравлической энергии сопротивления указанному относительному вращательному перемещению. Это множество средств сопротивления представляет собой множество гидростатических аккумуляторов высокого давления, характеризующих величину плотности энергии жидкой среды и используемых в качестве гидростатических источников предварительно накопленной гидравлической энергии.  The specified set of means of resistance to relative rotational displacement is placed in these articulated couplings and is configured to extract hydraulic resistance energy to the specified relative rotational displacement. This set of resistance means is a set of high-pressure hydrostatic accumulators characterizing the energy density of a liquid medium and used as hydrostatic sources of previously accumulated hydraulic energy.
Устройство также содержит множество групп средств преобразования энергии, каждая их которых размещена в соответствующем поплавке. Каждое средство преобразования энергии представляет собой гидравлическую систему, содержащую гидравлический цилиндр с поршнем и двигатель, используемый в качестве гидродинамического источника выделенной гидродинамической энергии. При этом плотность потока энергии (то есть мощность) жидкой среды в каждом гидравлическом цилиндре носит случайный характер, так как она основана на случайных факторах мощности волнового движения. The device also contains many groups of energy conversion means, each of which is located in the corresponding float. Each energy conversion means is a hydraulic system comprising a hydraulic cylinder with a piston and an engine used as hydrodynamic source of allocated hydrodynamic energy. In this case, the energy flux density (i.e. power) of the liquid medium in each hydraulic cylinder is random, since it is based on random power factors of the wave motion.
Величина возвратно-поступательного перемещения поршня в каждом гидравлическом цилиндре соответствует величине возвратно-поворотного перемещения каждого поплавка относительно соответствующей оси. Величину выделенной гидродинамической энергии за каждую единицу времени в каждом поплавке определяют суммарной величиной плотности потока энергии указанной жидкой среды, которая соответствует суммарной длине указанных возвратно- поступательных перемещений всех поршней гидравлических цилиндров в каждой указанной группе средств преобразования энергии.  The magnitude of the reciprocating movement of the piston in each hydraulic cylinder corresponds to the magnitude of the reciprocating movement of each float relative to the corresponding axis. The amount of hydrodynamic energy released for each unit of time in each float is determined by the total value of the energy flux density of the specified liquid medium, which corresponds to the total length of the indicated reciprocating movements of all the pistons of the hydraulic cylinders in each specified group of energy conversion means.
В гидравлическом двигателе преобразуют извлеченную энергию сопротивления в энергию крутящего момента с определенной частотой вращения приводного вала, соединенного с приводным валом электрического генератора для производства электрической энергии.  In a hydraulic motor, the extracted resistance energy is converted into torque energy with a specific rotational speed of a drive shaft connected to a drive shaft of an electric generator for generating electric energy.
В этом устройстве используют несжимаемую жидкую среду, которая одновременно выполняет функцию средства сопротивления для осуществления сопротивления относительному вращательному перемещению каждой пары поплавков и функцию гидравлического мультипликатора при передаче энергии указанного вращающего момента на приводной вал гидравлического двигателя, связанного с приводным валом электрического генератора. Указанную функцию гидравлического мультипликатора осуществляют путем движения жидкой среды по замкнутому контуру в ограниченном замкнутом объеме. С помощью указанного движения жидкой среды приводят в одностороннее вращение приводной вал гидравлического двигателя.  This device uses an incompressible liquid medium, which simultaneously performs the function of a resistance means to provide resistance to the relative rotational movement of each pair of floats and the function of a hydraulic multiplier when transmitting the energy of the specified torque to the drive shaft of a hydraulic motor connected to the drive shaft of an electric generator. The specified function of the hydraulic multiplier is carried out by moving the liquid medium in a closed circuit in a limited closed volume. Using the specified motion of the liquid medium, the drive shaft of the hydraulic motor is driven in one-way rotation.
Однако, в результате того, что в процессе выполнения указанной функции гидравлического мультипликатора происходит передача вращающего момента, имеющего нестабильную величину, вызванную нестабильной величиной выделенной энергии сопротивления из-за нестабильного внешнего воздействия волнового движения поверхности водной среды на приводной вал гидравлического двигателя, имеют место нестабильные величины крутящего момента и частоты его вращения. Это вызвано возникновением в жидкой среде гидравлического мультипликатора сверхвысоких «пиковых» изменений давления. В связи с этим процесс извлечения гидравлической энергии сопровождается сверхвысокими динамическими нагрузками на указанные шарнирные муфты, что снижает их надежность. Кроме того, сверхвысокие динамические нагрузки значительно снижает качество производимой электрической энергии. However, due to the fact that in the process of performing the specified function of the hydraulic multiplier, a torque is transmitted having an unstable value caused by an unstable value of the released resistance energy due to the unstable external influence of the wave motion of the surface of the aqueous medium on the drive shaft of the hydraulic motor, unstable values torque and frequency of rotation. This is caused by the occurrence of a hydraulic multiplier in the liquid medium. ultra-high "peak" pressure changes. In this regard, the process of extracting hydraulic energy is accompanied by ultrahigh dynamic loads on these articulated couplings, which reduces their reliability. In addition, ultra-high dynamic loads significantly reduce the quality of the generated electrical energy.
Все вышесказанное приводит к нестабильности извлеченной гидравлической энергии, что снижает мощность производимой электрической энергии.  All of the above leads to instability of the extracted hydraulic energy, which reduces the power of the generated electrical energy.
Кроме того, это снижает эффективность использования площади волнового движения поверхности водной среды, так как часть выделенной энергии сопротивления рассеивается в окружающую среду.  In addition, this reduces the efficiency of using the area of wave motion of the surface of the aquatic environment, since part of the released resistance energy is dissipated into the environment.
Нестабильность извлеченной гидравлической энергии приводит к нестабильности производимой электрической энергии, что вызывает необходимость дополнительного этапа, заключающегося в предварительном накоплении и стабилизации произведенной электрической энергии для ее последующей реализации потребителю, что значительно удорожает стоимость производства электрической энергии.  The instability of the extracted hydraulic energy leads to the instability of the produced electric energy, which necessitates an additional step, which consists in the preliminary accumulation and stabilization of the generated electric energy for its subsequent sale to the consumer, which significantly increases the cost of generating electric energy.
Кроме того, вытянутая цепеобразная форма устройства приводит к необходимости регулирования угла между продольной осью поплавков и направлением фронта волнового движения водной среды, что сокращает фактическую полезную площадь волновой водной поверхности, которую занимает устройство, так как требует резервирования площади поверхности водной среды для осуществления указанной регулировки.  In addition, the elongated chain-shaped shape of the device leads to the need to adjust the angle between the longitudinal axis of the floats and the direction of the wave front of the aquatic environment, which reduces the actual useful surface area of the wave water surface that the device occupies, since it requires reservation of the surface area of the aquatic environment to carry out this adjustment.
Описанное устройство имеет сложное конструктивное выполнение и обладает высокой материалоемкостью, при которой каждый поплавок имеет значительные массу и размеры. В связи с этим описанное устройство позволяет извлекать механическую энергию сопротивления из энергии волнового движения поверхности водной среды, имеющей высоту волны, не менее одного метра.  The described device has a complex design and has a high material consumption, in which each float has a significant mass and size. In this regard, the described device allows you to extract the mechanical energy of resistance from the energy of the wave motion of the surface of an aqueous medium having a wave height of at least one meter.
Таким образом указанные способ и устройство не позволяют производить электрическую энергию высокого качества, при этом величина производимой электрической энергии не является величиной постоянной, а носит случайный характер.  Thus, the aforementioned method and device do not allow the production of high-quality electric energy, while the amount of electric energy produced is not a constant value, but is random in nature.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ В основу настоящего изобретения поставлена задача создать устройство для производства электрической энергии из энергии волнового движения водной поверхности с такими конструктивными особенностями и реализуемый в нем способ с такими приемами, которые позволили бы уменьшить материалоемкость устройства и при минимальных затратах извлекать энергию сопротивления из энергии волнового движения поверхности водной среды, имеющей, в том числе, высоту волны от 0, 4 метра и более, повысить эффективность использования площади волнового движения поверхности водной среды, увеличить мощность и стабильность производимой электрической энергии и значительно повысить качество производимой электрической энергии. SUMMARY OF THE INVENTION The basis of the present invention is the task to create a device for the production of electrical energy from the energy of the wave motion of the water surface with such design features and the method implemented in it with such techniques that would reduce the material consumption of the device and at minimal cost to extract resistance energy from the wave energy of the water surface environment, including, including a wave height of 0, 4 meters or more, to increase the efficiency of using the area of wave motion surface of the aquatic environment, increase the power and stability of the produced electric energy and significantly improve the quality of the produced electric energy.
Эта задача решена созданием устройства для производства электрической энергии из энергии волнового движения поверхности водной среды, содержащего множество поплавков, образующих сочлененную конструкцию, в которой каждая пара соседних поплавков соединена с помощью соединительного звена, выполненного с возможностью обеспечения относительного перемещения указанных соседних поплавков под действием энергии волнового движения поверхности водной среды, множество средств для образования и извлечения энергии сопротивления указанному относительному перемещению, соединенных с множеством указанных соединительных звеньев, и средство для преобразования извлеченной энергии в электрическую энергию, при этом, согласно изобретению, каждое из указанного множества соединительных звеньев выполнено с обеспечением возможности относительного вертикального перемещения каждой пары соседних поплавков под действием энергии волнового движения поверхности водной среды, на каждом поплавке закреплено, по меньшей мере, одно из указанного множества средств для образования и извлечения энергии сопротивления, которое представляет собой первое пневматическое приспособление, выполненное с возможностью образования множества дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды, при этом устройство содержит средство для сбора множества дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды, сообщенное с каждым первым пневматическим приспособлением, выполненное с возможностью выравнивания колебаний указанного множества дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды, создания заданного давления сжатой воздушной среды, образования амортизационной воздушной пружины и формирования равномерного потока сжатой воздушной среды, а также второе пневматическое приспособление, выполненное с возможностью последовательного расширения равномерного потока сжатой воздушной среды и образования равномерного потока пневматической энергии, сообщенное с указанным средством для сбора множества дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды и с указанным средством для преобразования извлеченной энергии в электрическую энергию. This problem is solved by creating a device for generating electrical energy from the wave motion energy of the surface of an aqueous medium containing a plurality of floats forming an articulated structure in which each pair of adjacent floats is connected using a connecting link configured to provide relative movement of these neighboring floats under the action of wave energy the movement of the surface of the aquatic environment, many means for the formation and extraction of resistance energy specified from wearable movement, connected to a plurality of said connecting links, and means for converting the extracted energy into electrical energy, wherein, according to the invention, each of said plurality of connecting links is configured to allow relative vertical movement of each pair of adjacent floats under the influence of the wave energy of the water surface medium, on each float is fixed at least one of the specified set of means for the formation and extraction resistance energy, which is the first pneumatic device configured to form a plurality of discrete energy elements of compressed air, the device comprising means for collecting a plurality of discrete energy elements of compressed air, in communication with each first pneumatic device, configured to equalize the vibrations of said many discrete elements of energy of compressed air, creating a given pressure of compressed air with food, education amortization air spring and forming a uniform flow of compressed air, as well as a second pneumatic device configured to sequentially expand the uniform flow of compressed air and generate a uniform flow of pneumatic energy, coupled with said means for collecting a plurality of discrete energy elements of compressed air and with said means for converting the extracted energy into electrical energy.
Предлагаемое устройство позволяет извлекать в качестве энергии сопротивления пневматическую энергию, которую используют для производства электрической энергии. Извлечение пневматической энергии дает возможность использовать пружинные свойства воздушной среды для того, чтобы преобразовать хаотичную энергию движения поверхности водной среды в равномерную электрическую энергию, что дает возможность значительно повысить качество производимой электрической энергии.  The proposed device allows you to extract pneumatic energy as resistance energy, which is used to produce electrical energy. The extraction of pneumatic energy makes it possible to use the spring properties of the air in order to convert the chaotic energy of the movement of the surface of the water medium into uniform electrical energy, which makes it possible to significantly improve the quality of the produced electric energy.
Кроме того, использование воздушной среды в качестве рабочего тела значительно снижает материалоемкость устройства и упрощает его конструктивное выполнение, при котором каждый поплавок имеет небольшие размеры, которые определены только размерами и массой пневматического приспособления, так как воздушная среда не увеличивает ни размеров, ни массы устройства.  In addition, the use of the air as a working fluid significantly reduces the material consumption of the device and simplifies its design, in which each float is small in size, which is determined only by the size and weight of the pneumatic device, since the air does not increase the size or weight of the device.
Такие конструктивные особенности позволяют извлекать пневматическую энергию из энергии волнового движения поверхности водной среды, имеющей высоту волны от 0,4 метра и более, что позволяет значительно повысить эффективность использования площади волнового движения поверхности водной среды.  Such design features make it possible to extract pneumatic energy from the energy of wave motion of the surface of an aqueous medium having a wave height of 0.4 meters or more, which can significantly increase the efficiency of using the area of wave motion of the surface of an aqueous medium.
Кроме того, использование указанной пневматической энергии обеспечивает стабильность выделяемой электрической энергии и обеспечивает стабильность ее многомегаваттной мощности (порядка 0, 1 - 100 МВт) за счет создания амортизационной воздушной пружины, обеспечивающей формирование равномерных колебаний сжатой воздушной среды, создание равномерного потока пневматической- энергии и непосредственную передачу этой энергии на приводной вал электрического генератора для производства электрической энергии. Это исключает необходимость дополнительного этапа, заключающегося в предварительном накоплении и стабилизации произведенной электрической энергии для ее последующей реализации потребителю. Все это позволяет при минимальных затратах улучшить качество производимой электрической энергии и увеличить ее мощность. Кроме того, указанное конструктивное выполнение предлагаемого устройства позволяет использовать в качестве отдельных составных частей предлагаемого устройства уже имеющиеся в промышленности приспособления, а также производить его отдельные составные части в условиях массового производства, что значительно минимизирует материальные затраты на производство предлагаемого устройства и значительно сокращает сроки его окупаемости. In addition, the use of the indicated pneumatic energy ensures the stability of the generated electric energy and ensures the stability of its multi-megawatt power (of the order of 0, 1 - 100 MW) due to the creation of a shock-absorbing air spring, which ensures the formation of uniform vibrations of the compressed air, the creation of a uniform flow of pneumatic energy and direct the transmission of this energy to the drive shaft of an electric generator to produce electrical energy. This eliminates the need for an additional stage, which consists in the preliminary accumulation and stabilization of the generated electric energy for its subsequent sale to the consumer. All this allows, at minimal cost, to improve the quality of the produced electric energy and increase its power. In addition, the indicated structural embodiment of the proposed device allows the use of devices already available in the industry as individual components of the proposed device, as well as its production of individual components in mass production, which significantly minimizes the material costs of manufacturing the proposed device and significantly reduces its payback time .
Целесообразно, чтобы каждое указанное первое пневматическое приспособление представляло собой объемно-замкнутый пневматический компрессор, имеющий средство для ввода воздушной среды, полость для размещения воздушной среды, ее сжатия и образования множества дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды и средство для вывода множества дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды.  It is advisable that each said first pneumatic device be a volume-enclosed pneumatic compressor having means for introducing an air medium, a cavity for accommodating the air medium, compressing it and forming a plurality of discrete energy elements of a compressed air medium and means for outputting a plurality of discrete energy elements of compressed air Wednesday.
Это при простом конструктивном выполнении первого пневматического приспособления обеспечивает сжатие и подачу воздуха под давлением.  This, with the simple design of the first pneumatic device, provides compression and air supply under pressure.
Желательно, чтобы указанное средство для ввода воздушной среды и указанное средство для вывода множества дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды каждого указанного компрессора содержали соответствующие первый и второй односторонние обратные клапаны, размещенные в корпусе указанного компрессора.  It is desirable that said means for introducing an air medium and said means for outputting a plurality of discrete energy elements of compressed air medium of each said compressor comprise respective first and second one-way check valves located in the casing of said compressor.
Наличие указанных обратных клапанов обеспечивает стабильность работы предлагаемого устройства, что обеспечивает получение стабильной пневматической энергии и соответственно стабильной электрической энергии.  The presence of these check valves ensures the stability of the proposed device, which ensures stable pneumatic energy and, accordingly, stable electrical energy.
Благоприятно, чтобы указанное средство для сбора множества дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды представляло собой герметичный резервуар, приспособленный для накопления сжатой воздушной среды и имеющий средство для ввода множества дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды, сообщенное с каждым указанным средством для их вывода из указанного множества средств для образования и извлечения энергии сопротивления, и средство для вывода равномерного потока сжатой воздушной среды, сообщенное со вторым пневматическим приспособлением.  Advantageously, said means for collecting a plurality of discrete energy elements of compressed air is a sealed reservoir adapted to accumulate compressed air and having means for introducing a plurality of discrete energy elements of compressed air in communication with each said means for withdrawing them from said plurality of means for the formation and extraction of resistance energy, and means for outputting a uniform flow of compressed air, communicated with the second pneumatic a fixture.
Наличие указанного резервуара, имеющего простое конструктивное выполнение, дает возможность использовать упругие, пружинные свойства воздушной среды для того, чтобы преобразовать хаотичную энергию движения поверхности водной среды в равномерную пневматическую энергию, которая дает возможность значительно повысить качество производимой электрической энергии. The presence of the specified reservoir, having a simple structural design, makes it possible to use the elastic, spring properties of the air in order to convert chaotic energy of movement the surface of the aqueous medium into uniform pneumatic energy, which makes it possible to significantly improve the quality of the produced electrical energy.
Возможно, чтобы указанное средство для ввода множества дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды указанного резервуара содержало, по меньшей мере, один канал, сообщенный с полостью указанного резервуара, а средство для вывода равномерного потока сжатой воздушной среды указанного резервуара содержало редукционный клапан, размещенный в корпусе указанного резервуара.  It is possible that said means for introducing a plurality of discrete elements of energy of compressed air of said reservoir contain at least one channel in communication with the cavity of said reservoir, and means for outputting a uniform flow of compressed air of said reservoir contains a pressure reducing valve placed in the housing of said reservoir.
Указанное конструктивное выполнение обеспечивает амортизацию хаотичной пульсации множества дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды, поступающих от множества компрессоров через средство ввода. При этом при поступлении в резервуар новых порций дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды, благодаря такому свойству воздуха, как сжимаемость, увеличивается плотность и давление воздушной среды в замкнутом объеме резервуара. Причем, благодаря такому свойству воздуха, как упругость, равномерно, плавно, без скачков, пропорционально от каждого единичного элемента повышается давление по всему замкнутому объему резервуара, сглаживая и амортизируя каждый импульс от каждого единичного элемента. В результате чего на входе редукционного клапана присутствует постоянное давление сжатого воздуха без скачков.  The specified design provides amortization of the chaotic pulsation of many discrete energy elements of compressed air coming from many compressors through the input means. In this case, when new portions of discrete energy elements of compressed air enter the reservoir, due to such a property of air as compressibility, the density and pressure of the air in the closed volume of the reservoir increases. Moreover, due to such a property of air as elasticity, uniformly, smoothly, without jumps, the pressure increases proportionally from each individual element throughout the entire closed volume of the tank, smoothing and damping every impulse from each individual element. As a result, a constant pressure of compressed air without surges is present at the inlet of the pressure reducing valve.
Полезно, чтобы, по меньшей мере, один канал указанного резервуара был сообщен с указанным вторым обратным клапаном каждого указанного компрессора посредством гибкого герметичного соединительного средства, приспособленного для передачи сжатой воздушной среды. При этом удобно, чтобы каждое указанное гибкое герметичное соединительное средство представляет собой гибкий шланг, выполненный из эластичного полимерного материала.  It is advantageous for at least one channel of said reservoir to communicate with said second non-return valve of each said compressor by means of a flexible, sealed connecting means adapted to transmit compressed air. At the same time, it is convenient that each said flexible sealed connecting means is a flexible hose made of an elastic polymer material.
Это обеспечивает простое конструктивное выполнение предлагаемого устройства и уменьшает его материалоемкость.  This provides a simple constructive implementation of the proposed device and reduces its material consumption.
Предпочтительно, чтобы указанное второе пневматическое приспособление представляло собой пневматический двигатель, имеющий приводной вал, выполненный с возможностью вращения под действием равномерного потока пневматической энергии сжатого воздуха, при этом средство для преобразования извлеченной энергии в электрическую энергию имеет приводной вал, соединенный с приводным валом пневматического двигателя. Такое конструктивное выполнение второго пневматического приспособления предназначено для преобразования энергии сжатого воздуха в механическую работу и обеспечивает получение стабильной электрической энергии. Preferably, said second pneumatic device is a pneumatic engine having a drive shaft configured to rotate under the action of a uniform flow of pneumatic energy of compressed air, while the means for converting the extracted energy to electrical energy has a drive shaft connected to the drive shaft of the air motor. Such a structural embodiment of the second pneumatic device is designed to convert the energy of compressed air into mechanical work and provides stable electrical energy.
Целесообразно, чтобы каждый указанный пневматический компрессор был соединен с соответствующим указанным соединительным звеном посредством шарнирного соединения.  It is advisable that each of the specified pneumatic compressor was connected to the corresponding specified connecting link through a swivel.
Это позволяет каждому компрессору без промежуточных звеньев воспринимать энергию вращающего момента соответствующего соединительного звена.  This allows each compressor to receive the energy of the torque of the corresponding connecting link without intermediate links.
Для обеспечения устойчивости вертикальных перемещений поплавков желательно, чтобы каждое указанное соединительное звено было выполнено с возможностью осуществления плоско-параллельных перемещений в вертикальной плоскости и одновременных возвратно-поворотных движений вокруг осей вращения соответствующих шарнирных соединений.  To ensure the stability of the vertical displacements of the floats, it is desirable that each said connecting link be made with the possibility of plane-parallel displacements in the vertical plane and simultaneous reciprocating movements around the axis of rotation of the corresponding articulated joints.
Для увеличения площади поверхности водной среды, из энергии которой производят электрическую энергию, благоприятно, чтобы каждое указанное соединительное звено было выполнено с возможностью изменения расстояния между указанными соседними поплавками в горизонтальной плоскости.  In order to increase the surface area of the aquatic environment from which electrical energy is generated, it is advantageous for each said connecting link to be able to change the distance between said adjacent floats in a horizontal plane.
Для облегчения вертикального перемещения соседних поплавков полезно, чтобы каждое указанное соединительное звено было выполнено с возможностью изменения своей длины при относительном вертикальном перемещении соответствующих двух указанных соседних поплавков без изменения расстояния между этими поплавками в горизонтальной плоскости.  To facilitate the vertical movement of adjacent floats, it is useful that each said connecting link is configured to change its length with relative vertical movement of the respective two indicated adjacent floats without changing the distance between these floats in the horizontal plane.
Для облегчения вертикального перемещения соседних поплавков и для увеличения площади поверхности водной среды, из энергии которой производят электрическую энергию, предпочтительно, чтобы каждое указанное соединительное звено представляло собой телескопический шатун, который имеет раздвижной корпус, содержащий два крайних звена и центральное звено.  To facilitate the vertical movement of adjacent floats and to increase the surface area of the aquatic environment from which electrical energy is generated, it is preferable that each said connecting link be a telescopic connecting rod that has a sliding housing containing two end links and a central link.
Для обеспечения возможности использования сжатой воздушной среды для изменения расстояния между поплавками удобно, чтобы в каждом указанном раздвижном корпусе с возможностью возвратно-поступательного продольного перемещения навстречу один другому были размещены два поршня, каждый из которых имеет соответствующий шток, при этом внутри указанного центрального звена торцевые поверхности указанных поршней образуют центральную герметичную камеру, а боковые поверхности двух указанных штоков образуют две соответствующие штоковые полости, причем указанная герметичная камера и указанные штоковые полости сообщены через редукционный клапан с указанным средством для сбора множества дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды. To enable the use of compressed air to change the distance between the floats, it is convenient that in each specified sliding housing with the possibility of reciprocating longitudinal movement towards each other, two pistons are placed, each of which has a corresponding rod, while inside the specified central The end surfaces of these pistons form a central sealed chamber, and the side surfaces of two of these rods form two corresponding rod cavities, said sealed chamber and said rod cavities communicating via a pressure reducing valve with said means for collecting a plurality of discrete energy elements of compressed air.
Для уменьшения ударных нагрузок и обеспечения стабильности работы устройства целесообразно, чтобы противоположные концы указанных штоков были размещены внутри соответствующих указанных крайних звеньев с возможностью ограничения продольного перемещения указанных поршней с указанными штоками посредством пружины, размещенной внутри каждого указанного крайнего звена.  To reduce shock loads and ensure the stability of the device, it is advisable that the opposite ends of these rods are placed inside the corresponding specified extreme links with the possibility of restricting the longitudinal movement of these pistons with the specified rods by means of a spring placed inside each specified extreme link.
Для обеспечения вертикального перемещения соседних поплавков и для упрощения конструктивного выполнения желательно, чтобы на каждом свободном конце каждого указанного крайнего звена была закреплена цапфа, при этом благоприятно, чтобы соответствующая цапфа была выполнена за одно целое с соответствующим крайним звеном, кроме того, полезно, чтобы каждая цапфа была приспособлена для размещения соответствующего шарнирного соединения.  To ensure vertical movement of adjacent floats and to simplify the design, it is desirable that a pin be attached to each free end of each specified extreme link, while it is favorable that the corresponding pin be integral with the corresponding extreme link, in addition, it is useful that each the trunnion was adapted to accommodate the corresponding articulation.
Для уменьшения ударных нагрузок и стабилизации работы устройства возможно, чтобы между указанными крайними звеньями и указанным центральным звеном были установлены амортизационные кольца.  In order to reduce shock loads and stabilize the operation of the device, it is possible that between the indicated extreme links and the specified central link damping rings are installed.
Для обеспечения стабильности работы множества первых пневматических приспособлений полезно, чтобы каждый поплавок из указанного множества поплавков имел форму, обеспечивающую его остойчивость.  To ensure the stability of the plurality of first pneumatic devices, it is useful that each float from the specified plurality of floats has a shape that ensures its stability.
Для извлечения энергии сопротивления из энергии волнового движения поверхности водной среды, имеющей, в том числе, высоту волны менее одного метра, и повышения эффективности использования площади волнового движения поверхности водной среды предпочтительно, чтобы каждый поплавок из указанного множества поплавков был выполнен в виде таблетки.  In order to extract resistance energy from the wave motion energy of the surface of an aqueous medium, including a wave height of less than one meter, and to increase the efficiency of using the area of wave motion of the surface of an aqueous medium, it is preferable that each float from said plurality of floats be made in the form of a tablet.
Для увеличения площади собираемой энергии волнового движения поверхности водной среды возможно, чтобы указанное множество поплавков было шарнирно соединено в виде сети. Для исключения зависимости величины извлекаемой энергии от направления действия фронта волны возможно, чтобы указанное множество поплавков было шарнирно соединено в виде замкнутой цепи. To increase the area of the collected energy of the wave motion of the surface of the aquatic environment, it is possible that the specified set of floats was articulated in the form of a network. In order to exclude the dependence of the amount of extracted energy on the direction of action of the wave front, it is possible for the indicated set of floats to be articulated in a closed circuit.
Для снижения материалоемкости устройства предпочтительно, чтобы указанные поплавки, указанные соединительные звенья, конструктивные составляющие указанных первых и второго пневматических приспособлений были выполнены из полимерных материалов.  To reduce the material consumption of the device, it is preferable that said floats, said connecting links, structural components of said first and second pneumatic devices are made of polymer materials.
Поставленная задача решена также созданием способа производства электрической энергии из энергии волнового движения поверхности водной среды, заключающегося в использовании устройства, содержащего множество поплавков, образующих сочлененную конструкцию , которую располагают на поверхности водной среды и в которой каждую пару соседних поплавков соединяют с помощью соединительного звена, обеспечивающего возможность относительного перемещения каждой пары соседних поплавков под действием энергии волнового движения поверхности водной среды с образованием энергии сопротивления указанному относительному перемещению каждой пары соседних поплавков, на каждом из которых закрепляют, по меньшей мере, одно средство для образования и извлечения указанной энергии сопротивления, которое соединяют с соответствующим соединительным звеном и с помощью которого извлекают указанную энергию сопротивления, которую передают в средство преобразования и производят электрическую энергию, при этом, согласно изобретению, в качестве указанной энергии сопротивления, полученной из энергии волнового движения поверхности водной среды, извлекают пневматическую энергию, образование которой осуществляют с использованием следующих шагов: в качестве относительного перемещения под действием энергии волнового движения поверхности водной среды обеспечивают относительное вертикальное перемещение каждой пары соседних поплавков, с помощью множества средств для образования и извлечения указанной энергии сопротивления сжимают воздушную среду и создают множество дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды, которые подают в замкнутую полость герметичного резервуара, в котором выравнивают их колебания, создают заданное давление сжатой воздушной среды и образуют амортизационную воздушную пружину, из которой формируют равномерный поток сжатой воздушной среды, который последовательно расширяют и создают равномерный поток пневматической энергии, полученной из энергии волнового движения поверхности водной среды, из которой производят электрическую энергию. The problem is also solved by the creation of a method of producing electrical energy from the energy of the wave motion of the surface of the aquatic environment, which consists in using a device containing many floats forming an articulated structure, which is located on the surface of the aquatic environment and in which each pair of adjacent floats is connected using a connecting link, providing the possibility of relative movement of each pair of neighboring floats under the action of the energy of the wave motion of the surface of the water medium with the formation of resistance energy to the indicated relative displacement of each pair of adjacent floats, on each of which at least one means for generating and extracting the specified resistance energy is attached, which is connected to the corresponding connecting link and with the help of which the specified resistance energy is extracted, which transmit to the conversion means and produce electrical energy, while, according to the invention, as the specified resistance energy obtained from the ene gii wave motion of the surface of the aquatic environment, extract the pneumatic energy, the formation of which is carried out using the following steps: as a relative displacement under the influence of the energy of the wave motion of the surface of the aquatic environment provide relative vertical movement of each pair of adjacent floats, using a variety of means for the formation and extraction of this energy resistance compresses the air and creates many discrete energy elements of compressed air that fed into a closed cavity of a sealed tank, in which their vibrations are equalized, create a predetermined pressure of the compressed air medium and form a shock-absorbing air spring, from which a uniform flow of compressed air is formed, which is subsequently expanded and creates a uniform pneumatic flow energy obtained from the energy of the wave motion of the surface of the aquatic environment from which electrical energy is generated.
Предлагаемый способ позволяет извлекать энергию волнового движения поверхности водной среды в виде пневматической энергии, которую используют для производства электрической энергии. Указанные шаги, используемые для извлечения пневматической энергии, обеспечивают создание амортизационной воздушной пружины, что дает возможность использовать пружинные свойства воздушной среды для того, чтобы преобразовать хаотичную энергию движения поверхности водной среды в равномерную электрическую энергию.  The proposed method allows you to extract the energy of the wave motion of the surface of the aquatic environment in the form of pneumatic energy, which is used to produce electrical energy. These steps, used to extract pneumatic energy, provide the creation of a shock-absorbing air spring, which makes it possible to use the spring properties of the air in order to convert the chaotic energy of movement of the surface of the water medium into uniform electrical energy.
Целесообразно создавать указанное заданное давление сжатой воздушной среды в указанной замкнутой полости герметичного резервуара в пределах от несколько более 1 атмосферы до 5 атмосфер.  It is advisable to create the specified target pressure of the compressed air in the specified closed cavity of the sealed tank in the range from slightly more than 1 atmosphere to 5 atmospheres.
Это создает перепад давления между замкнутой полостью и окружающей средой, что обеспечивает стремление перетекания воздушной среды из области с большим давлением в область с меньшим давлением через пневматический двигатель, заставляя воздушную среду совершать работу.  This creates a pressure differential between the closed cavity and the environment, which ensures that the air flows from the area with higher pressure to the area with lower pressure through the air motor, causing the air to do the job.
Для рационального использования площади волновой поверхности водной среды желательно увеличивать количество производимой электрической энергии путем увеличения количества указанных поплавков без изменения площади указанной сочлененной конструкции.  For the rational use of the area of the wave surface of the aquatic environment, it is desirable to increase the amount of electric energy produced by increasing the number of these floats without changing the area of the specified articulated structure.
Предлагае ый способ производства электрической энергии из энергии волнового движения поверхности водной среды осуществляют следующим образом The proposed method for the production of electrical energy from the energy of the wave motion of the surface of the aquatic environment is as follows
Предлагаемый способ заключается в использовании устройства, содержащего множество поплавков, образующих сочлененную конструкцию (плавучую систему), которую располагают на поверхности водной среды.  The proposed method consists in the use of a device containing many floats forming an articulated structure (floating system), which is located on the surface of the aquatic environment.
Размещение плавучей системы осуществляют с использованием следующих шагов:  The placement of the floating system is carried out using the following steps:
- шарнирно соединяют множество соседних поплавков с помощью множества шарнирных соединительных звеньев,  - articulating a plurality of adjacent floats using a plurality of articulated connecting links,
- закрепляют на поплавках компрессоры,  - fix compressors on the floats,
- герметично соединяют полости всех компрессоров,  - tightly connect the cavity of all compressors,
- размещают эту плавучую систему на поверхности водной среды. Указанные шаги могут быть осуществлены любыми известными методами и с использованием любого известного оборудования, предназначенных для аналогичных целей. При этом в разных вариантах выполнения настоящего изобретения указанные шаги осуществляют в различной последовательности и в разных местах. - place this floating system on the surface of the aquatic environment. These steps can be carried out by any known methods and using any known equipment designed for similar purposes. Moreover, in various embodiments of the present invention, these steps are carried out in different sequences and in different places.
Например, возможен вариант настоящего изобретения, при котором плавучая система содержит небольшое количество поплавков. При этом сначала на берегу осуществляют шарнирное соединение множества соседних поплавков с помощью множества шарнирных механических соединительных звеньев, затем осуществляют герметичное соединение полостей компрессоров через обратные клапаны с помощью гибких герметичных соединительных средств в единую замкнутую полость, заполненную воздушной средой. И осуществляют размещение собранной плавучей системы на поверхности водной среды.  For example, a variant of the present invention is possible in which the floating system contains a small number of floats. In this case, first, on the shore, a plurality of adjacent floats is articulated using a plurality of articulated mechanical connecting links, then the compressor cavities are sealed through check valves using flexible sealed connecting means into a single closed cavity filled with air. And they place the assembled floating system on the surface of the aquatic environment.
В другом варианте выполнения настоящего изобретения, при котором система содержит большое количество поплавков, эту систему создают непосредственно на поверхности водной среды.  In another embodiment of the present invention, in which the system contains a large number of floats, this system is created directly on the surface of the aquatic environment.
Например, на соответствующих плавучих средствах доставляют поплавки на поверхность водной среды, затем осуществляют шарнирное соединение множества соседних поплавков с помощью множества шарнирных механических соединительных звеньев, затем осуществляют герметичное соединение полостей компрессоров через обратные клапаны с помощью гибких герметичных соединительных средств.  For example, floats are delivered to the surface of the aquatic environment using appropriate floating means, then many adjacent floats are articulated with a plurality of articulated mechanical connectors, then the compressor cavities are hermetically connected through check valves using flexible sealed connecting devices.
Описанная последовательность действий не является единственно возможной, так как главным является не последовательность указанных шагов, а создание на поверхности водной среды указанной плавучей системы, более подробное конструктивное выполнение которой будет описано ниже при описании лучшего варианта выполнения предлагаемого устройства для производства электрической энергии из энергии волнового движения поверхности водной среды.  The described sequence of actions is not the only possible one, since the main thing is not the sequence of these steps, but the creation of the indicated floating system on the surface of the aquatic environment, a more detailed structural implementation of which will be described below in the description of the best embodiment of the proposed device for the production of electrical energy from wave energy surface of the aquatic environment.
Во всех вариантах выполнения каждую пару соседних поплавков соединяют с помощью соединительного звена, обеспечивающего возможность относительного вертикального перемещения каждой пары соседних поплавков под действием энергии волнового движения поверхности водной среды.  In all embodiments, each pair of adjacent floats is connected using a connecting link, providing the possibility of relative vertical movement of each pair of neighboring floats under the action of the energy of the wave motion of the surface of the aqueous medium.
Под действием волнового движения поверхности водной среды, то есть под действием «набегающих» и «убегающих» волн обеспечивают относительное вертикальное перемещение соседних поплавков, в процессе которого образуется пневматическая энергия сопротивления указанному относительному вертикальному перемещению. Under the action of the wave motion of the surface of the aquatic environment, that is, under the influence of “incident” and “runaway” waves provide a relative vertical movement of adjacent floats, during which pneumatic resistance energy is generated to the specified relative vertical movement.
Причем имеется множество средств извлечения указанной пневматической энергии, приспособленных для образования пневматической энергии сопротивления указанному относительному вертикальному перемещению и для извлечения указанной пневматической энергии, полученной из энергии волнового движения поверхности водной среды. По меньшей мере, одно средство извлечения указанной пневматической энергии закрепляют на каждом поплавке, соединяют с соответствующим соединительным звеном и извлекают указанную пневматическую энергию сопротивления. Передают эту энергию в средство преобразования и производят электрическую энергию.  Moreover, there are many means of extracting the specified pneumatic energy, adapted to generate pneumatic resistance energy to the specified relative vertical movement and to extract the specified pneumatic energy obtained from the wave energy of the surface of the aquatic environment. At least one means of extracting said pneumatic energy is fixed on each float, connected to a corresponding connecting link, and said pneumatic resistance energy is extracted. They transfer this energy to a conversion means and produce electrical energy.
Таким образом в качестве указанной энергии сопротивления, полученной из энергии волнового движения поверхности водной среды, извлекают пневматическую энергию, образование которой осуществляют с использованием следующих шагов: в качестве относительного перемещения под действием энергии волнового движения поверхности водной среды обеспечивают относительное вертикальное перемещение каждой пары соседних поплавков, с помощью множества средств извлечения указанной энергии сопротивления сжимают воздушную среду и создают множество дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды, которые подают в замкнутую полость герметичного резервуара, в котором выравнивают их колебания, создают заданное давление сжатой воздушной среды и образуют амортизационную воздушную пружину, из которой формируют равномерный поток сжатой воздушной среды, который последовательно расширяют и создают равномерный поток пневматической энергии, полученной из энергии волнового движения поверхности водной среды, из которой производят электрическую энергию.  Thus, pneumatic energy is extracted as the indicated resistance energy obtained from the wave motion energy of the surface of the aqueous medium, the formation of which is carried out using the following steps: as a relative displacement under the action of the wave motion energy of the surface of the water medium, a relative vertical movement of each pair of adjacent floats is provided, using a variety of means for extracting the specified resistance energy compresses the air and creates many dis the compressed energy elements of the compressed air, which are fed into the closed cavity of the sealed tank, in which their vibrations are balanced, create the specified pressure of the compressed air medium and form a shock-absorbing air spring, from which a uniform flow of compressed air is formed, which is sequentially expanded and creates a uniform flow of pneumatic energy obtained from the energy of the wave motion of the surface of the aquatic environment from which electrical energy is generated.
Создание в указанной замкнутой полости амортизационной воздушной пружины дает возможность использовать пружинные свойства воздушной среды для того, чтобы преобразовать хаотичную энергию движения поверхности водной среды сначала в равномерную пневматическую энергию, а затем в равномерную электрическую энергию.  The creation of a cushioning air spring in the enclosed cavity makes it possible to use the spring properties of the air in order to convert the chaotic energy of the movement of the surface of the water medium first into uniform pneumatic energy, and then into uniform electric energy.
Под словосочетанием «амортизационная воздушная пружина» мы понимаем замкнутый объем, в котором размещен упругий воздушный элемент, используемый для амортизации толчков и ударов, виброизоляции, создания заданных начальных усилий, аккумулирования пневматической энергии. By the phrase "cushioning air spring" we mean the closed volume in which the elastic air element used is used. for shock and shock absorption, vibration isolation, creation of predetermined initial forces, accumulation of pneumatic energy.
У каждой амортизационной воздушной пружины есть максимально допустимая нагрузка, по достижении которой указанная пружина приходит в напряженное состояние и для исключения ее разрушения начинает отдавать лишнюю пневматическую энергию.  Each cushioning air spring has a maximum allowable load, upon reaching which the specified spring becomes stressed and to eliminate its destruction begins to give off excess pneumatic energy.
В предлагаемом способе амортизационная воздушная пружина воспринимает множество мгновенных ударов внешних сил (дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды), которые осуществляют работу упругой деформации материала амортизационной воздушной пружины для приведения ее в напряженное состояние.  In the proposed method, the shock-absorbing air spring perceives many instantaneous impacts of external forces (discrete energy elements of compressed air), which carry out the work of elastic deformation of the material of the shock-absorbing air spring to bring it into a stressed state.
По достижении заданного давления в указанной замкнутой полости амортизационная воздушная пружина демпфирует мгновенную энергию каждого удара внешних сил, то есть подавляет внешние колебания пневматической системы от каждого дискретного элемента энергии и выпускает равномерным потоком полученную дискретную энергию сжатого воздуха от каждого дискретного элемента, сохраняя давления на заданном уровне.  Upon reaching the specified pressure in the specified closed cavity, the shock-absorbing air spring damps the instantaneous energy of each impact of external forces, that is, it suppresses the external vibrations of the pneumatic system from each discrete energy element and releases the received discrete energy of compressed air from each discrete element in a uniform flow, while maintaining pressure at a given level .
В качестве указанного заданного давления используют давление сжатой воздушной среды в пределах от несколько более 1 атмосферы до 5 атмосфер.  As the specified predetermined pressure, the pressure of the compressed air medium is used in the range from slightly more than 1 atmosphere to 5 atmospheres.
Это создает перепад давления между замкнутой полостью и окружающей средой, что обеспечивает перетекание воздушной среды из области с большим давлением в область с меньшим давлением через пневматический двигатель, заставляя воздушную среду совершать работу.  This creates a pressure differential between the closed cavity and the environment, which allows the air to flow from the area with higher pressure to the area with lower pressure through the air motor, causing the air to do the job.
При давлении, равном 1 атмосфере, будет отсутствовать разность давлений между давлением в замкнутой полости и давлением окружающей среды, в результате чего будет отсутствовать перетекание воздушной среды из области с большим давлением в область с меньшим давлением. При давлении менее 1 атмосферы будет создан такой перепад давлений между давлением в замкнутой полости и давлением окружающей среды, который обеспечит стремление перетекания воздушной среды из области с большим давлением в область с меньшим давлением через пневматический двигатель, заставляя вал пневматического двигателя вращаться в сторону, противоположную заданному направлению, что может привести к поломке пневматического двигателя. Давление более 5 атмосфер значительно увеличивает нагрузки на устройство, что может привести к его поломке. At a pressure equal to 1 atmosphere, there will be no pressure difference between the pressure in the closed cavity and the ambient pressure, as a result of which there will be no overflow of the air from the area with high pressure to the area with lower pressure. At a pressure of less than 1 atmosphere, such a pressure differential will be created between the pressure in the closed cavity and the ambient pressure, which will ensure that the air flows from the area with higher pressure to the area with lower pressure through the air motor, causing the shaft of the air motor to rotate in the direction opposite to the specified direction, which can cause damage to the air motor. A pressure of more than 5 atmospheres significantly increases the load on the device, which can lead to its breakdown.
Путем увеличения количества указанных поплавков без изменения площади указанной сочлененной конструкции увеличивают количество производимой электрической энергии.  By increasing the number of these floats without changing the area of the specified articulated structure, the amount of electric energy produced is increased.
Более подробно предлагаемый способ будет описан ниже при описании работы предлагаемого устройства.  In more detail, the proposed method will be described below in the description of the operation of the proposed device.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ  BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Для лучшего понимания изобретения ниже мы приводим конкретные примеры выполнения настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:  For a better understanding of the invention, we provide below specific examples of the implementation of the present invention with reference to the accompanying drawings, in which:
фиг. 1 схематично изображает предлагаемое устройство для производства электрической энергии из энергии волнового движения поверхности водной среды, выполненное согласно изобретению, общий вид, изометрия с разрывами;  FIG. 1 schematically depicts the proposed device for the production of electrical energy from the energy of the wave motion of the surface of an aqueous medium, made according to the invention, a General view, isometry with gaps;
фиг. 2 - место А на фиг. 1, увеличенный масштаб;  FIG. 2 - place A in FIG. 1, zoomed in;
фиг. 3 (а, в) - компрессор, выполненный согласно изобретению, в двух положениях, продольный разрез;  FIG. 3 (a, c) - compressor made according to the invention, in two positions, longitudinal section;
фиг. 4 (а, в) - турбинный детандер, выполненный согласно изобретению, поперечный разрез вида спереди и продольный разрез вида сбоку;  FIG. 4 (a, c) is a turbine expander made according to the invention, a cross section of a front view and a longitudinal section of a side view;
фиг. 5 - телескопический шатун, выполненный согласно изобретению, изометрия, продольный разрез;  FIG. 5 - telescopic connecting rod made according to the invention, isometry, longitudinal section;
фиг. 6 - вариант предлагаемого устройства, выполненного согласно изобретению, в котором множество поплавков шарнирно соединено в виде сети, вид сверху;  FIG. 6 is a variant of the proposed device made according to the invention, in which many floats are pivotally connected in the form of a network, top view;
фиг. 7 - вариант предлагаемого устройства, выполненного согласно изобретению, в котором множество поплавков шарнирно соединено в виде замкнутой цепи, вид сверху.  FIG. 7 is a variant of the proposed device made according to the invention, in which many floats are pivotally connected in the form of a closed circuit, top view.
ЛУЧШИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Предлагаемое устройство для производства электрической энергии из энергии волнового движения поверхности водной среды содержит сочлененную конструкцию 1 (фиг.1), образованную из множества поплавков 2. В сочлененной конструкции 1 каждая пара соседних поплавков 2 соединена с помощью соответствующего соединительного звена 3, выполненного с возможностью обеспечения относительного вертикального перемещения указанных соседних поплавков 2 под действием энергии волнового движения поверхности водной среды. The proposed device for the production of electrical energy from the energy of the wave motion of the surface of an aqueous medium comprises an articulated structure 1 (Fig. 1) formed from a plurality of floats 2. In an articulated structure 1, each pair of adjacent floats 2 is connected using the corresponding connecting link 3, configured to provide relative vertical movement of these adjacent floats 2 under the action of the energy of the wave motion of the surface of the aqueous medium.
Предлагаемое устройство также содержит множество средств 4 для образования и извлечения энергии сопротивления, выполненных с возможностью образования пневматической энергии сопротивления указанному относительному перемещению, соответствующей энергии волнового движения поверхности водной среды, и с возможностью извлечения указанной пневматической энергии. При этом на каждом поплавке 2 закреплено, по меньшей мере, одно средство 4 для образования и извлечения энергии сопротивления, которое соединено с соответствующим из указанных соединительных звеньев 3.  The proposed device also contains many means 4 for the formation and extraction of resistance energy, configured to generate pneumatic resistance energy to a specified relative displacement, corresponding to the wave energy of the surface of the aquatic environment, and to extract said pneumatic energy. At the same time, at least one means 4 is formed on each float 2 for the formation and extraction of resistance energy, which is connected to the corresponding of these connecting links 3.
Предлагаемое устройство содержит средство 5 для преобразования извлеченной пневматической энергии в электрическую энергию.  The proposed device comprises means 5 for converting the extracted pneumatic energy into electrical energy.
Каждое из указанного множества средств 4 для образования и извлечения энергии представляет собой первое пневматическое приспособление 6, выполненное с возможностью образования множества дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды.  Each of these many means 4 for the formation and extraction of energy is the first pneumatic device 6, configured to form many discrete energy elements of compressed air.
На фиг. 1 изображен вариант выполнения настоящего изобретения, при котором сочлененная конструкция 1 предлагаемого устройства содержит четыре поплавка 2, каждый из которых выполнен в виде таблетки.  In FIG. 1 shows an embodiment of the present invention in which the articulated structure 1 of the device of the invention comprises four floats 2, each of which is made in the form of a tablet.
Соседние поплавки 2 соединены с помощью четырех шарнирных механических соединительных средств 3 таким образом, что три поплавка 2 образуют треугольную фигуру, которая соединена с отдельно стоящим четвертым поплавком 2.  Neighboring floats 2 are connected using four articulated mechanical connecting means 3 so that the three floats 2 form a triangular shape, which is connected to a separate fourth float 2.
Для этого на каждом из трех указанных поплавков 2 жестко закрепляют по два первых пневматических приспособления 6, а на указанном четвертом поплавке 2 жестко закрепляют одно первое пневматическое приспособление 6. И на каждом первом пневматическом приспособлении 6 закрепляют соответствующий конец соответствующего соединительного средства 3.  For this, on each of the three indicated floats 2, two first pneumatic devices 6 are rigidly fixed, and on the specified fourth float 2 one first pneumatic device 6 is rigidly fixed. And on each first pneumatic device 6, the corresponding end of the corresponding connecting means 3 is fixed.
То есть, как правило, на каждом поплавке 2 закреплено такое количество первых пневматических приспособлений 6, которое соответствует количеству соседних поплавков 2. При этом устройство содержит средство 7 для сбора множества дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды, и второе пневматическое приспособление 8. That is, as a rule, on each float 2 is fixed such a number of first pneumatic devices 6, which corresponds to the number of neighboring floats 2. Moreover, the device comprises means 7 for collecting a plurality of discrete energy elements of compressed air, and a second pneumatic device 8.
Средство 7 для сбора множества дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды сообщено с каждым первым пневматическим приспособлением 6 и выполнено с возможностью формирования равномерного потока сжатой воздушной среды.  A means 7 for collecting a plurality of discrete energy elements of compressed air is communicated with each first pneumatic device 6 and is configured to generate a uniform flow of compressed air.
Второе пневматическое приспособление 8 выполнено с возможностью последовательного расширения потока сжатой воздушной среды и образования равномерного потока пневматической энергии, полученной из энергии волнового движения поверхности водной среды. Второе пневматическое приспособление 8 сообщено с указанным средством 7 для сбора множества дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды и с указанным средством 5 для преобразования извлеченной пневматической энергии в электрическую энергию.  The second pneumatic device 8 is configured to sequentially expand the flow of compressed air and the formation of a uniform flow of pneumatic energy obtained from the energy of the wave motion of the surface of the aqueous medium. The second pneumatic device 8 is in communication with said means 7 for collecting a plurality of discrete energy elements of compressed air and with said means 5 for converting the extracted pneumatic energy into electrical energy.
Каждое первое пневматическое приспособление 6 может представлять собой любое известное приспособление, предназначенное для образования множества дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды.  Each first pneumatic device 6 may be any known device designed to form a plurality of discrete energy elements of compressed air.
Например, каждое первое пневматическое приспособление 6 может представлять собой объемно-замкнутый пневматический компрессор 9 (фиг. 2) или роторный компрессор (на чертеже не показано).  For example, each first pneumatic device 6 may be a volume-enclosed pneumatic compressor 9 (Fig. 2) or a rotary compressor (not shown).
В качестве объемно-замкнутого компрессора может быть использован, например, поршневой компрессор 9 (фиг. 3 а, в, для облегчения понимания на фигуре 3 отсутствует штриховка вала, штока и поршня), имеющий средство 10 для ввода воздушной среды, полость 1 1 для размещения воздушной среды, ее сжатия и образования множества дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды и средство 12 для вывода множества дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды.  As a volumetric-closed compressor, for example, a piston compressor 9 can be used (Fig. 3 a, b, to facilitate understanding in figure 3 there is no hatching of the shaft, rod and piston) having means 10 for introducing an air medium, cavity 1 1 for the placement of the air medium, its compression and the formation of many discrete energy elements of compressed air and means 12 for outputting many discrete energy elements of compressed air.
Этот тип компрессора представляет собой энергетическую машину для сжатия и подачи воздуха под давлением. Компрессоры данного типа широко применяются в различных областях хозяйства, они многообразны по конструктивному выполнению, схемам и компоновкам.  This type of compressor is an energy machine for compressing and supplying air under pressure. Compressors of this type are widely used in various fields of economy, they are diverse in design, layouts and layouts.
Указанное средство 10 для ввода воздушной среды и указанное средство 12 для вывода множества дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды каждого указанного компрессора 9 содержат соответствующие первый и второй односторонние обратные клапаны 13, 14, размещенные в корпусе указанного компрессора 9. Указанные клапаны 13, 14 настроены на заданное давление, то есть открываются и закрываются при достижении соответствующего давления в полости 1 1 компрессора 9. The specified means 10 for entering the air environment and the specified tool 12 for outputting a plurality of discrete energy elements of compressed air each the specified compressor 9 contain the corresponding first and second one-way check valves 13, 14 located in the housing of the specified compressor 9. These valves 13, 14 are configured for a given pressure, that is, open and close when the corresponding pressure in the cavity 1 1 of the compressor 9 is reached.
В полости 1 1 компрессора 9 на приводном валу 15, имеющем колено 15а, закреплен шток 16 с поршнем 17, возвратно-поступательное перемещение которых обеспечивает этот приводной вал 15 с коленом 15 а. На выступающем из корпуса компрессора 9 конце приводного вала 15 закреплены концы соответствующих соединительных звеньев 3 (фиг. 2). Эти концы соединительных звеньев 3 могут быть закреплены с помощью шарнирных соединений 18. То есть каждый указанный пневматический компрессор 9 может быть соединен с соответствующим указанным соединительным звеном 3 посредством шарнирного соединения 18.  In the cavity 1 1 of the compressor 9, a rod 16 with a piston 17 is fixed on the drive shaft 15 having an elbow 15a, the reciprocating movement of which is provided by this drive shaft 15 with an elbow 15 a. At the end of the drive shaft 15 protruding from the compressor housing 9, the ends of the corresponding connecting links 3 are fixed (Fig. 2). These ends of the connecting links 3 can be secured using swivel joints 18. That is, each specified pneumatic compressor 9 can be connected to the corresponding specified connecting link 3 by means of a swivel joint 18.
Для этого на соответствующих концах каждого соединительного звена 3 имеются первая и вторая цилиндрические цапфы 19, в каждой из которых закреплено соответствующее шарнирное соединение 18. В качестве шарнирного соединения 18 может быть использовано любое известное шарнирное соединение, предназначенное для аналогичных целей, например, обгонная муфта (на чертеже не показано).  For this, at the respective ends of each connecting link 3 there are first and second cylindrical trunnions 19, in each of which a corresponding hinge joint 18 is fixed. As a hinge joint 18, any known swivel joint intended for similar purposes, for example, a freewheel ( not shown in the drawing).
Каждое соединительное звено 3 может иметь любую известную конструкцию, выполненную с возможностью изменения расстояния между соответствующими первой и второй цилиндрическими цапфами 19 при относительном вертикальном перемещении каждой пары соседних поплавков 2.  Each connecting link 3 can have any known construction, made with the possibility of changing the distance between the corresponding first and second cylindrical pins 19 with the relative vertical movement of each pair of adjacent floats 2.
Для увеличения площади сочлененной конструкции 1 каждое соединительное звено 3 выполнено с возможностью изменения своей длины, что позволяет при необходимости изменять длину каждого соединительного звена 3 для изменения расстояния между соседними поплавками 2 в горизонтальной плоскости.  To increase the area of the articulated structure 1, each connecting link 3 is configured to change its length, which allows, if necessary, to change the length of each connecting link 3 to change the distance between adjacent floats 2 in the horizontal plane.
При этом каждое указанное соединительное звено 3 выполнено с возможностью осуществления плоско-параллельных перемещений в вертикальной плоскости и одновременных возвратно-поворотных движений вокруг осей вращения соответствующих шарнирных соединений 18.  Moreover, each specified connecting link 3 is made with the possibility of plane-parallel movements in the vertical plane and simultaneous reciprocating movements around the axis of rotation of the corresponding articulated joints 18.
Кроме того, каждое указанное соединительное звено 3 выполнено так, что два шарнирных соединения 18, расположенных на концах каждого механического соединительного звена 3, имеют возможность независимых противоположно направленных возвратно-поступательных относительных вертикальных перемещений вместе с соответствующими соседними поплавками 2. In addition, each specified connecting link 3 is designed so that two swivel joints 18 located at the ends of each mechanical connecting link 3 are independently oppositely directional reciprocating relative vertical movements together with the corresponding adjacent floats 2.
При этом каждое указанное соединительное звено 3 выполнено с возможностью изменения своей длины при относительном вертикальном перемещении соответствующих двух указанных соседних поплавков 2 без изменения расстояния между этими поплавками 2 в горизонтальной плоскости.  Moreover, each specified connecting link 3 is configured to change its length with relative vertical movement of the respective two indicated adjacent floats 2 without changing the distance between these floats 2 in the horizontal plane.
Первый обратный клапан 13 (фиг. 3 а, в), предназначенный для ввода воздушной среды в полость 1 1 компрессора 9, выполнен с возможностью всасывания воздушной среды из окружающего пространства при движении поршня 17 компрессора 9 в направлении, увеличивающем объем его полости 1 1 (как изображено на фиг. За). В результате чего в полости 1 1 происходит разрежение (снижение давления) и воздушная среда из окружающего пространства устремляется в эту полость 1 1.  The first non-return valve 13 (Fig. 3 a, c), designed to enter the air into the cavity 1 1 of the compressor 9, is configured to suck in the air from the environment when the piston 17 of the compressor 9 moves in a direction that increases the volume of its cavity 1 1 ( as shown in Fig. Over). As a result, rarefaction (pressure reduction) occurs in the cavity 1 1 and the air rushes from the surrounding space into this cavity 1 1.
После того, как указанная полость 1 1 будет заполнена воздушной средой, поршень 17 займет крайнее нижнее положение и давление в полости 1 1 станет равно давлению окружающей среды. В результате первый обратный клапан 13 закроется и замкнет полость 1 1 компрессора 9. Дальнейшее вращение вала 15 обеспечит с помощью колена 15а и штока 16 движение поршня 17 компрессора 9 вверх в направлении, уменьшающем объем замкнутой полости 1 1. В результате давление в замкнутой полости 1 1 будет увеличиваться и сжимать воздушную среду с образованием дискретного элемента, обладающего энергией сжатой воздушной среды. То есть кинетическая энергия движения поршня 17 будет переходить в потенциальную энергию сжатой воздушной среды. Сжатая воздушная среда будет давить на стенки полости 1 1 и на второй обратный клапан 14, предназначенный для вывода дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды.  After the specified cavity 1 1 will be filled with air, the piston 17 will take its lowest position and the pressure in the cavity 1 1 will become equal to the ambient pressure. As a result, the first non-return valve 13 closes and closes the cavity 1 1 of the compressor 9. The further rotation of the shaft 15 will allow the piston 17 of the compressor 9 to move upward in the direction decreasing the volume of the closed cavity 1 1 using the elbow 15a and the rod 16. As a result, the pressure in the closed cavity 1 1 will increase and compress the air with the formation of a discrete element having the energy of a compressed air. That is, the kinetic energy of the movement of the piston 17 will transfer into the potential energy of the compressed air. Compressed air will press on the walls of the cavity 1 1 and on the second check valve 14, designed to output discrete energy elements of the compressed air.
Второй обратный клапан 14 настроен таким образом, что когда давление в замкнутой полости 11 станет равно заданному давлению, на которое настроен выпускной (второй) обратный клапан 14 (например, 3 атмосферы), этот второй обратный клапан 14 откроется (как изображено на фиг. 3 в), в результате чего сжатый дискретный элемент под действием поршня 17 будет вытолкнут через этот обратный клапан 14 в указанное средство 7 для сбора множества дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды. Это средство 7 (фиг. 1) для сбора множества дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды представляет собой герметичный резервуар 20, приспособленный для накопления сжатой воздушной среды. Резервуар 20 имеет средство 21 для ввода множества дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды, сообщенное с каждым указанным средством 12 для их вывода из указанного множества средств 4 извлечения энергии сопротивления, замкнутую полость (на чертеже не показано) и средство 22 для вывода равномерного потока сжатой воздушной среды, сообщенное со вторым пневматическим приспособлением 8. Резервуар 20 выполнен с возможностью выравнивания колебаний указанного множества дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды, создания в замкнутой полости заданного давления сжатой воздушной среды, образования в ней амортизационной воздушной пружины и формирования выходящего равномерного потока сжатой воздушной среды. The second check valve 14 is configured so that when the pressure in the closed cavity 11 becomes equal to the set pressure at which the outlet (second) check valve 14 (for example, 3 atmospheres) is set, this second check valve 14 will open (as shown in Fig. 3 c), as a result of which the compressed discrete element under the action of the piston 17 will be pushed through this check valve 14 into the specified means 7 to collect many discrete energy elements of the compressed air. This means 7 (FIG. 1) for collecting a plurality of discrete energy elements of compressed air is a sealed reservoir 20 adapted to accumulate compressed air. The reservoir 20 has a means 21 for inputting a plurality of discrete energy elements of compressed air, communicated with each of these means 12 for outputting from a plurality of resistance energy extraction means 4, a closed cavity (not shown in the drawing) and means 22 for outputting a uniform flow of compressed air the medium in communication with the second pneumatic device 8. The reservoir 20 is made with the possibility of balancing the fluctuations of the specified set of discrete energy elements of compressed air, creating cavity-mentioned predetermined pressure of the compressed air, the formation therein amortization air spring and forming a uniform flow leaving the compressed air environment.
Под словосочетанием «амортизационная воздушная пружина» мы понимаем замкнутый объем, в котором размещен упругий воздушный элемент, используемый для амортизации толчков и ударов, виброизоляции, создания заданных начальных усилий, аккумулирования пневматической энергии.  By the phrase “shock-absorbing air spring” we mean a closed volume in which an elastic air element is used, used to absorb shock and shock, vibration isolation, create predetermined initial forces, and accumulate pneumatic energy.
У каждой амортизационной воздушной пружины есть максимально допустимая нагрузка, по достижении которой указанная пружина приходит в напряженное состояние и для исключения ее разрушения начинает отдавать лишнюю пневматическую энергию.  Each cushioning air spring has a maximum allowable load, upon reaching which the specified spring becomes stressed and to eliminate its destruction begins to give off excess pneumatic energy.
Указанное средство 21 для ввода множества дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды в указанный резервуар 20 содержит, по меньшей мере, один канал 23, сообщенный с замкнутой полостью указанного резервуара 20. При этом средство 22 для вывода равномерного потока сжатой воздушной среды из указанного резервуара 20 содержит редукционный клапан 24, размещенный в корпусе 25 указанного резервуара 20, например, в верхней его части. Редукционный клапан 24 представляет собой автоматически действующий пневматический клапан, предназначенный для поддержания на постоянном уровне давления на выходе из указанного резервуара 20. Сопротивление редукционного клапана 24 в каждый момент времени пропорционально разности между переменным давлением на входе в резервуар 20 и постоянным (редуцированным) давлением на выходе из резервуара 20. По меньшей мере, один канал 23 для ввода множества дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды в указанный резервуар 20 сообщен с указанным вторым обратным клапаном 14 каждого указанного компрессора 9 посредством гибкого герметичного соединительного средства 26, приспособленного для передачи сжатой воздушной среды. Said means 21 for introducing a plurality of discrete energy elements of compressed air into said reservoir 20 comprises at least one channel 23 communicated with a closed cavity of said reservoir 20. Moreover, means 22 for outputting a uniform flow of compressed air from said reservoir 20 comprises pressure reducing valve 24 located in the housing 25 of the specified tank 20, for example, in its upper part. The pressure reducing valve 24 is an automatically acting pneumatic valve designed to maintain a constant pressure level at the outlet of the specified reservoir 20. The resistance of the pressure reducing valve 24 at each moment of time is proportional to the difference between the variable pressure at the inlet to the tank 20 and the constant (reduced) pressure at the outlet from reservoir 20. At least one channel 23 for introducing a plurality of discrete energy elements of compressed air into said reservoir 20 is in communication with said second non-return valve 14 of each said compressor 9 by means of flexible sealed connecting means 26 adapted to transmit compressed air.
Конструктивное выполнение герметичного соединительного средства 26 может быть любым, пригодным для аналогичных целей. Например, каждое указанное гибкое герметичное соединительное средство 26 представляет собой гибкий шланг, выполненный из эластичного полимерного материала, например, полиамида (полиуретана или полиэтилена), герметично подсоединенный к каналу 23 для ввода множества дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды в указанный резервуар 20.  The design of the sealed connecting means 26 may be any suitable for similar purposes. For example, each of these flexible sealed connecting means 26 is a flexible hose made of an elastic polymer material, for example, polyamide (polyurethane or polyethylene), hermetically connected to the channel 23 for introducing many discrete energy elements of compressed air into the specified tank 20.
Канал 23 для ввода множества дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды в указанный резервуар 20 может быть выполнен любой известной конструкции, пригодной для аналогичных целей, например, он представляет собой герметичный воздуховод 27, выполненный из эластичного материала, например, (резины и ткани).  The channel 23 for introducing a plurality of discrete energy elements of compressed air into the specified tank 20 can be made of any known design suitable for similar purposes, for example, it is a sealed duct 27 made of an elastic material, for example, (rubber and fabric).
Для позиционирования указанного воздуховода 27 в пространстве на каждом поплавке 2 предусмотрено поддерживающее средство 28, которое содержит, например, крепежный фланец 29 и соединительную пневматическую муфту 30, закрепленные на стойке 31.  To position said duct 27 in space on each float 2, support means 28 are provided, which comprise, for example, a mounting flange 29 and a pneumatic coupling 30 mounted on a strut 31.
Как было описано выше указанный герметичный резервуар 20, представляющий собой средство 7 для сбора множества дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды, сообщен со вторым пневматическим приспособлением 8 и с указанным средством 5 для преобразования извлеченной пневматической энергии в электрическую энергию.  As described above, said sealed reservoir 20, which is a means 7 for collecting a plurality of discrete energy elements of compressed air, is in communication with a second pneumatic device 8 and with said means 5 for converting the extracted pneumatic energy into electrical energy.
Указанное второе пневматическое приспособление 8 представляет собой пневматический двигатель 32, имеющий приводной вал 33, выполненный с возможностью вращения под действием равномерного потока пневматической энергии сжатого воздуха, поступающего через герметичный воздуховод 27 из редукционного клапана 24 средства 22 для вывода равномерного потока сжатой воздушной среды указанного резервуара 20. При этом пневматический двигатель 32 может иметь любое известное конструктивное выполнение, обеспечивающее возможность расширения равномерного потока сжатой воздушной среды. Например, пневматический двигатель 32 представляет собой турбинный детандер 34 (фиг. 4, для облегчения понимания на фигуре убрана штриховка вала и лопаток колеса турбинного детандера). Детандер 34 имеет входной канал 35, камеру 36, турбину 37, содержащую лопатки 38, закрепленные на приводном валу 33, и выходной патрубок 39. Канал 35 предназначен для подачи равномерного потока сжатой воздушной среды под давлением. Камера 36 имеет площадь поперечного сечения, которая постепенно увеличивается в направлении движения потока сжатой воздушной среды и в которой воздушный поток расширяется, в результате чего увеличивается его скорость и повышается кинетическая энергия. The specified second pneumatic device 8 is a pneumatic engine 32 having a drive shaft 33, configured to rotate under the action of a uniform flow of pneumatic energy of compressed air entering through a sealed duct 27 from a pressure reducing valve 24 of the means 22 for outputting a uniform flow of compressed air from the specified tank 20 . In this case, the pneumatic engine 32 may have any known design, providing the ability to expand the uniform flow of compressed air. For example, the pneumatic engine 32 is a turbine expander 34 (Fig. 4, to facilitate understanding, the figure removes the hatching of the shaft and blades of the wheel of the turbine expander). The expander 34 has an inlet channel 35, a chamber 36, a turbine 37 containing blades 38 mounted on the drive shaft 33, and an outlet pipe 39. The channel 35 is designed to supply a uniform flow of compressed air under pressure. The chamber 36 has a cross-sectional area that gradually increases in the direction of flow of the compressed air medium and in which the air stream expands, as a result of which its speed increases and the kinetic energy increases.
Выше нами было описано, что каждая пара соседних поплавков 2 соединена между собой с помощью соответствующего соединительного звена 3, выполненного с возможностью обеспечения относительного вертикального перемещения указанных соседних поплавков 2 под действием энергии волнового движения поверхности водной среды.  We have described above that each pair of neighboring floats 2 is interconnected using a corresponding connecting link 3, configured to provide relative vertical movement of these neighboring floats 2 under the action of the energy of the wave motion of the surface of the aqueous medium.
Каждое соединительное звено 3 может представлять собой телескопический шатун, на концах которого закреплены средства 4 для извлечения энергии.  Each connecting link 3 may be a telescopic connecting rod, at the ends of which means 4 for extracting energy are fixed.
Этот шатун может быть выполнен любой известной конструкции, пригодной для обеспечения описанных выше перемещений.  This connecting rod can be made of any known construction suitable for providing the movements described above.
При этом телескопический шатун За (фиг. 5) может иметь нижеописанное конструктивное выполнение, которое предназначено для облегчения независимого вертикального перемещения соседних поплавков 2 и для облегчения возможности изменения расстояния между поплавками 2 в горизонтальной плоскости.  In this case, the telescopic connecting rod Za (Fig. 5) may have the structural embodiment described below, which is intended to facilitate independent vertical movement of adjacent floats 2 and to facilitate the possibility of changing the distance between the floats 2 in a horizontal plane.
Каждый телескопический шатун За содержит раздвижной корпус 40, имеющий два одинаковых крайних звена 41 и центральное звено 42. В корпусе 40 с возможностью возвратно-поступательного продольного перемещения навстречу один другому размещены два поршня 43, каждый из которых имеет соответствующий шток 44. Торцевые поверхности 45 поршней 43 образуют внутри центрального звена 42 центральную герметичную камеру 46. Два штока 44 внутри центрального звена 42 образуют две соответствующие штоковые полости 47. При этом герметичная камера 46 и штоковые полости 47 сообщены через электромагнитный клапан 48 с замкнутой полостью резервуара 20. Противоположные концы 49 штоков 44 размещены внутри соответствующих крайних звеньев 41 с возможностью ограничения продольного перемещения поршней 43 со штоками 44 посредством пружины 50, размещенной внутри каждого крайнего звена 41. На свободных концах каждого крайнего звена 41 закреплены цапфы 19 для размещения шарнирных соединений 18. При этом цапфы 19 могут быть выполнены за одно целое с крайними звеньями 41. Для исключения ударных нагрузок между крайними звеньями 41 и центральным звеном 42 установлены амортизационные кольца 51. Each telescopic connecting rod Za comprises a sliding housing 40 having two identical extreme links 41 and a central link 42. Two pistons 43 are placed in the housing 40 with the possibility of reciprocating longitudinal movement towards each other, each of which has a corresponding rod 44. End surfaces 45 of the pistons 43 form a central sealed chamber 46 inside the central link 42. Two rods 44 inside the central link 42 form two corresponding rod cavities 47. The sealed chamber 46 and the rod cavities 47 c obscheny through the electromagnetic valve 48 closed the cavity of the tank 20. The opposite ends 49 of the rods 44 are placed inside the corresponding extreme links 41 with the possibility of restricting the longitudinal movement of the pistons 43 with the rods 44 by means of a spring 50 located inside each extreme link 41. On the free ends of each extreme link 41 are mounted pins 19 for accommodating articulated joints 18. At the same time, the pins 19 can be made in one piece with the extreme links 41. To eliminate shock loads between the extreme links 41 and the central link 42, shock absorbing rings are installed and 51.
Указанное конструктивное выполнение каждого телескопического шатуна За обеспечивает возможность изменения расстояния между параллельными продольными осями (с) двух цапф 19 в переделах до л/3 раз.  The indicated structural embodiment of each telescopic connecting rod Za makes it possible to change the distance between the parallel longitudinal axes (s) of two pins 19 in the range up to l / 3 times.
Для обеспечения стабильности работы первых пневматических приспособлений 6 (фиг. 1, 2) каждый поплавок 2 имеет форму, обеспечивающую его остойчивость.  To ensure the stability of the first pneumatic devices 6 (Fig. 1, 2), each float 2 has a shape that ensures its stability.
Для извлечения энергии сопротивления из энергии волнового движения поверхности водной среды, имеющей, в том числе, высоту волны 0,4 метра, и повышения эффективности использования площади волнового движения поверхности водной среды каждый поплавок 2 выполнен в виде таблетки.  To extract resistance energy from the energy of the wave motion of the surface of the aquatic environment, including, inter alia, a wave height of 0.4 meters, and increase the efficiency of using the area of the wave motion of the surface of the aquatic environment, each float 2 is made in the form of a tablet.
При этом множество поплавков 2 могут быть соединены между собой с образованием различных фигур. Например, для увеличения площади поверхности водной среды, с которой собирают энергию волнового движения, указанное множество поплавков 2 шарнирно соединено в виде сети 52 (фиг. 6). При этом для исключения зависимости величины извлекаемой энергии от направления действия фронта, волны указанное множество поплавков 2 шарнирно соединено в виде замкнутой цепи 53 (фиг. 7).  Moreover, many floats 2 can be interconnected with the formation of various figures. For example, to increase the surface area of the aquatic environment with which the energy of wave motion is collected, the specified set of floats 2 are pivotally connected in the form of a network 52 (Fig. 6). Moreover, to exclude the dependence of the amount of extracted energy on the direction of action of the front, the waves, the specified set of floats 2 are pivotally connected in the form of a closed circuit 53 (Fig. 7).
Как было описано выше указанный герметичный резервуар 20, представляющий собой средство 7 для сбора множества дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды, сообщен с указанным средством 5 для преобразования извлеченной пневматической энергии в электрическую энергию.  As described above, said sealed reservoir 20, which is a means 7 for collecting a plurality of discrete energy elements of compressed air, is in communication with said means 5 for converting the extracted pneumatic energy into electrical energy.
При этом средство 5 для преобразования извлеченной энергии в электрическую энергию представляет собой электрический генератор 54, который имеет приводной вал 55, соединенный с приводным валом 33 пневматического двигателя 32. Электрический генератор 54 для производства электрической энергии может быть выполнен любой известной конструкции, пригодной для указанных целей. In this case, the means 5 for converting the extracted energy into electrical energy is an electric generator 54, which has a drive shaft 55 connected to the drive shaft 33 of the air motor 32. An electric generator 54 for producing electric energy can be made of any known construction suitable for these purposes.
При этом предлагаемое устройство может иметь, по меньшей мере, одно якорное средство (на чертеже не показано).  Moreover, the proposed device may have at least one anchor means (not shown in the drawing).
Указанные герметичный резервуар 20, пневматический двигатель и электрический генератор 54 могут быть размещены на берегу (на чертеже не показано), если это позволяют размеры водной поверхности, из которой производят электрическую энергию, или могут быть размещены на одном плавучем средстве 56, или могут быть размещены на разных плавучих средствах, соединенных между собой (на чертеже не показано).  Said sealed tank 20, a pneumatic engine, and an electric generator 54 may be located ashore (not shown in the drawing), if the size of the water surface from which electrical energy is generated, or can be placed on one floating vessel 56, or can be placed on different floating means interconnected (not shown in the drawing).
Огромным достоинством предлагаемого устройства является то, что основные его конструктивные составляющие, такие как поплавки 2, соединительные звенья 3, конструктивные составляющие указанных первых и второго пневматических приспособлений 6, 8 могут быть выполнены из полимерных материалов.  A huge advantage of the proposed device is that its main structural components, such as floats 2, connecting links 3, structural components of these first and second pneumatic devices 6, 8 can be made of polymer materials.
Например, поплавки 2 могут быть выполнены из полиэтилена, соединительные средства 3 могут быть выполнены из полиэтилена и карбона, конструктивные составляющие компрессоров 9 могут быть выполнены из полиамидов, конструктивные составляющие пневматического двигателя 32 могут быть выполнены из полимерных материалов, содержащих стекловолокнистый наполнитель и связующие вещества на основе термореактивных и термопластичных полимеров, гибкие герметичные соединительные средства 5 и воздуховод 53 представляют собой шланги высокого давления, структура которых армирована оплеткой из полиэстера.  For example, the floats 2 can be made of polyethylene, the connecting means 3 can be made of polyethylene and carbon, the structural components of the compressors 9 can be made of polyamides, the structural components of the air motor 32 can be made of polymeric materials containing fiberglass filler and binders based on thermosetting and thermoplastic polymers, flexible sealed connecting means 5 and duct 53 are high pressure hoses, st whose structure is reinforced with a polyester braid.
Таким образом вышеописанное предлагаемое устройство позволяет извлекать в качестве энергии сопротивления пневматическую энергию, которую используют для производства электрической энергии. Извлечение пневматической энергии дает возможность использовать пружинные свойства воздушной среды для того, чтобы преобразовать хаотичную энергию движения поверхности водной среды в равномерную электрическую энергию, что дает возможность значительно повысить качество производимой электрической энергии.  Thus, the above-described proposed device allows to extract pneumatic energy, which is used to produce electrical energy, as resistance energy. The extraction of pneumatic energy makes it possible to use the spring properties of the air in order to convert the chaotic energy of the movement of the surface of the water medium into uniform electrical energy, which makes it possible to significantly improve the quality of the produced electric energy.
Кроме того, использование воздушной среды в качестве рабочего тела значительно снижает материалоемкость устройства и упрощает его конструктивное выполнение, при котором каждый поплавок имеет небольшие размеры, которые определены только размерами и массой пневматического приспособления, так как воздушная среда не увеличивает ни размеров, ни массы устройства. In addition, the use of the air as a working fluid significantly reduces the material consumption of the device and simplifies its design, in which each float has small dimensions, which determined only by the size and weight of the pneumatic device, since the air does not increase the size or weight of the device.
Такие конструктивные особенности позволяют извлекать пневматическую энергию из энергии волнового движения поверхности водной среды, имеющей высоту волны от 0,4 метра и более, что позволяет значительно повысить эффективность использования площади волнового движения поверхности водной среды.  Such design features make it possible to extract pneumatic energy from the energy of wave motion of the surface of an aqueous medium having a wave height of 0.4 meters or more, which can significantly increase the efficiency of using the area of wave motion of the surface of an aqueous medium.
Кроме того, использование указанной пневматической энергии обеспечивает стабильность выделяемой электрической энергии и обеспечивает стабильность ее многомегаваттной мощности (порядка 0, 1 - 100 МВт) за счет создания амортизационной воздушной пружины, обеспечивающей формирование равномерных колебаний сжатой воздушной среды, создание равномерного потока пневматической энергии и непосредственную передачу этой энергии на приводной вал электрического генератора для производства электрической энергии. Это исключает необходимость дополнительного этапа, заключающегося в предварительном накоплении и стабилизации произведенной электрической энергии для ее последующей реализации потребителю. Все это позволяет при минимальных затратах улучшить качество производимой электрической энергии и увеличить ее мощность.  In addition, the use of the indicated pneumatic energy ensures the stability of the generated electric energy and ensures the stability of its multi-megawatt power (of the order of 0, 1 - 100 MW) due to the creation of a shock-absorbing air spring, which ensures the formation of uniform vibrations of the compressed air, the creation of a uniform flow of pneumatic energy and direct transmission this energy to the drive shaft of an electric generator to produce electrical energy. This eliminates the need for an additional stage, which consists in the preliminary accumulation and stabilization of the generated electric energy for its subsequent sale to the consumer. All this allows, at minimal cost, to improve the quality of the produced electric energy and increase its power.
Кроме того, указанное конструктивное выполнение предлагаемого устройства позволяет использовать в качестве отдельных составных частей предлагаемого устройства уже имеющиеся в промышленности приспособления, а также производить его отдельные составные части в условиях массового производства, что значительно минимизирует материальные затраты на производство предлагаемого устройства и значительно сокращает сроки его окупаемости.  In addition, the indicated structural embodiment of the proposed device allows the use of devices already available in the industry as individual components of the proposed device, as well as its production of individual components in mass production, which significantly minimizes the material costs of manufacturing the proposed device and significantly reduces its payback time .
Предлагаемое устройство работает следующим образом  The proposed device operates as follows
Рассмотрим работу предлагаемого устройства, плавучая часть которого размещена на поверхности водной среды, из энергии волнового движения которой осуществляют производство электрической энергии. При этом сочлененная конструкция 1 предлагаемого устройства содержит четыре поплавка 2, каждый из которых выполнен в виде таблетки.  Consider the operation of the proposed device, the floating part of which is located on the surface of the aquatic environment, from the wave energy of which produce electrical energy. Moreover, the articulated structure 1 of the proposed device contains four floats 2, each of which is made in the form of a tablet.
Соседние поплавки 2 соединяют с помощью шарнирных механических соединительных средств 3 таким образом, что три поплавка 2 образуют треугольную фигуру, которая соединена с отдельно стоящим четвертым поплавком 2. Для этого на каждом из трех указанных поплавков 2 жестко закрепляют по два первых пневматических приспособления 6, каждое из которых представляет собой объемно-замкнутый пневматический компрессор 9, а на указанном, четвертом поплавке 2 жестко закрепляют одно аналогичное первое пневматическое приспособление 6. The adjacent floats 2 are connected using articulated mechanical connecting means 3 in such a way that the three floats 2 form a triangular figure, which is connected to the freestanding fourth float 2. To do this, on each of the three indicated floats 2, two first pneumatic devices 6 are rigidly fixed, each of which is a volumetric-closed pneumatic compressor 9, and one similar first pneumatic device 6 is rigidly fixed on the specified fourth float 2.
На соответствующих концах каждого приводного вала 15 каждого компрессора 9 закрепляют шарнирные соединения 18, каждое из которых выполняют в виде обгонной муфты.  At the respective ends of each drive shaft 15 of each compressor 9, swivel joints 18 are fixed, each of which is in the form of an overrunning clutch.
На каждой обгонной муфте закрепляют цапфы 19 соответствующих телескопических шатунов За, с помощью которых осуществляют соединение каждой пары соседних поплавков 2. Таким образом соединяют четыре указанных поплавка 2 с помощью четырех соединительных средств 3, каждое из которых представляет собой телескопический шатун За. При этом указанные соединительные средства 3 образуют систему телескопических шатунов За, обеспечивающую:  The pins 19 of the corresponding telescopic connecting rods Za are fixed on each overrunning clutch, by means of which each pair of adjacent floats 2 is connected. Thus, the four indicated floats 2 are connected using four connecting means 3, each of which is a telescopic connecting rod Za. Moreover, these connecting means 3 form a system of telescopic connecting rods Za, providing:
- возможность относительного вертикального перемещения соседних поплавков 2; - the possibility of relative vertical movement of adjacent floats 2;
- возможность изменения расстояния между соответствующими первой и второй цапфами 19 каждого телескопического шатуна За при относительном вертикальном перемещении каждой пары соседних поплавков 2; - the ability to change the distance between the corresponding first and second trunnions 19 of each telescopic connecting rod ZA with relative vertical movement of each pair of adjacent floats 2;
- возможность изменения длины каждого телескопического шатуна За для изменения расстояния между соседними поплавками 2 в горизонтальной плоскости;  - the ability to change the length of each telescopic connecting rod Za to change the distance between adjacent floats 2 in the horizontal plane;
- возможность осуществления плоско-параллельных перемещений в вертикальной плоскости и одновременных возвратно-поворотных движений вокруг осей вращения соответствующих шарнирных соединений 18;  - the possibility of plane-parallel movements in the vertical plane and simultaneous reciprocating movements around the axis of rotation of the corresponding articulated joints 18;
- возможность у двух шарнирных соединений 18, расположенных на ксшцах каждого телескопического шатуна За, независимых противоположно направленных возвратно- поступательных относительных вертикальных перемещений вместе с соответствующими соседними поплавками 2;  - the possibility of two articulated joints 18 located on the axle of each telescopic connecting rod Za, independent oppositely directed reciprocating relative vertical movements together with the corresponding adjacent floats 2;
- возможность изменения длины каждого телескопического шатуна За при относительном вертикальном перемещении соответствующих двух соседних поплавков 2 без изменения расстояния между этими поплавками 2 в горизонтальной плоскости.  - the ability to change the length of each telescopic connecting rod Za with relative vertical movement of the corresponding two adjacent floats 2 without changing the distance between these floats 2 in the horizontal plane.
Указанное соединение поплавков 2 обеспечивает полное выделение энергии сопротивления при каждом возвратно-поступательном (в обе стороны) вертикальном перемещении соседних поплавков 2 в процессе непосредственного воздействия «набегающих» и «убегающих» волн, которые движутся по поверхности водной среды. The specified connection of the floats 2 provides a complete release of resistance energy for each reciprocating (in both directions) vertical the movement of neighboring floats 2 in the process of the direct impact of "incident" and "runaway" waves that move along the surface of the aquatic environment.
Аналогичный порядок сборки поплавков 2 осуществляют при сборке плавучей части предлагаемого устройства в виде сети 52 или замкнутой цепи 53.  A similar assembly order of the floats 2 is carried out when assembling the floating part of the proposed device in the form of a network 52 or a closed circuit 53.
Под действием волнового движения поверхности водной среды с помощью множества телескопических шатунов За обеспечивают множество одновременных относительных вертикальных перемещений множества пар соседних поплавков 2 сочлененной конструкции 1, которая размещена на поверхности водной среды, из энергии волнового движения которой осуществляют производство электрической энергии. Множество одновременных вертикальных перемещений в множестве пар соседних поплавков 2 вызывают соответствующее множество возвратно-поворотных движений в множестве телескопических шатунов За одновременно вокруг двух осей вращения соответствующих шарнирных соединений 18, а также множество возвратно-поступательных движений, изменяющих расстояние между осями шарнирных соединений 18 в каждом таком телескопическом шатуне За (то есть между соседними поплавками 2). Приводят в однонаправленное вращение приводной вал 15 с коленом 15а каждого компрессора 9 с помощью соответствующего однонаправленного вращающего момента во время возвратно-поворотных движений вокруг двух осей шарнирных соединений 18 одновременно двух телескопических шатунов За. Под действием каждого указанного вращающего момента вала 15 с коленом 15а каждого компрессора 9 осуществляют возвратно - поступательное перемещение штока 16 с поршнем 17. Поршень 17 из крайнего верхнего положения перемещается в крайнее нижнее положение, увеличивая объем полости 1 1 компрессора 9. В результате указанного движения поршня 17 в полости 1 1 происходит разрежение воздушной среды (снижение давления), под действием которого открывается впускной обратный клапан и воздушная среда из окружающего пространства устремляется в эту полость 11. После того, как указанная полость 11 будет заполнена воздушной средой, поршень 17 займет крайнее нижнее положение и давление в полости 11 станет равно давлению окружающей среды. В результате первый обратный клапан 13 закроется и замкнет полость 1 1 компрессора 9, в которой образуется единичный замкнутый объем воздушной среды. Дальнейшее вращение вала 15 обеспечит с помощью колена 15а и штока 16 движение поршня 17 компрессора 9 вверх в направлении, уменьшающем объем замкнутой полости 11. В результате давление в замкнутой полости 1 1 будет увеличиваться и сжимать единичный замкнутый объем воздушной среды с образованием дискретного элемента, обладающего энергией сжатой воздушной среды. То есть кинетическая энергия движения поршня 17 будет переходить в потенциальную энергию сжатой воздушной среды. Сжатая воздушная среда будет давить на стенки полости 1 1 и на второй обратный клапан 14, предназначенный для вывода дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды. Когда давление в замкнутой полости 1 1 станет равно заданному давлению, на которое настроен выпускной (второй) обратный клапан 14 (например, 3 атмосферы), этот второй обратный клапан 14 откроется, в результате чего сжатый дискретный элемент под действием поршня будет вытолкнут через этот обратный клапан 14 в указанное средство 7 для сбора множества дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды. Under the action of the wave motion of the surface of the aquatic environment with the help of many telescopic connecting rods, Za provide many simultaneous relative vertical movements of many pairs of adjacent floats 2 of the articulated structure 1, which is placed on the surface of the aquatic environment, from the wave energy of which electrical energy is generated. A plurality of simultaneous vertical movements in a plurality of pairs of adjacent floats 2 cause a corresponding plurality of reciprocating movements in a plurality of telescopic connecting rods Behind simultaneously around two axis of rotation of the corresponding articulated joints 18, as well as a plurality of reciprocating movements changing the distance between the axes of the articulated joints 18 in each such telescopic connecting rod Za (i.e. between adjacent floats 2). The drive shaft 15 with the elbow 15a of each compressor 9 is brought into unidirectional rotation using the corresponding unidirectional torque during the reciprocating movements around the two axes of the articulated joints 18 simultaneously of two telescopic connecting rods Za. Under the action of each specified torque of the shaft 15 with the elbow 15a of each compressor 9, the rod 16 with the piston 17 is moved back and forth. The piston 17 moves from the extreme upper position to the lowermost position, increasing the volume of the cavity 1 1 of the compressor 9. As a result of the indicated piston movement 17 in the cavity 1 1 there is a rarefaction of the air (pressure reduction), under the action of which the inlet check valve opens and the air from the surrounding space rushes into this cavity 11. P after the specified cavity 11 is filled with air, the piston 17 will take its lowest position and the pressure in the cavity 11 will become equal to the pressure of the environment. As a result, the first check valve 13 closes and closes the cavity 1 1 of the compressor 9, in which a single closed volume of air is formed. Further rotation of the shaft 15 will provide upward movement of the piston 17 of the compressor 9 using the elbow 15a and the rod 16 in a direction that reduces the volume of the closed cavity 11. B as a result, the pressure in the closed cavity 1 1 will increase and compress the unit closed volume of the air with the formation of a discrete element having the energy of a compressed air. That is, the kinetic energy of the movement of the piston 17 will transfer into the potential energy of the compressed air. Compressed air will press on the walls of the cavity 1 1 and on the second check valve 14, designed to output discrete energy elements of the compressed air. When the pressure in the closed cavity 1 1 becomes equal to the set pressure at which the outlet (second) check valve 14 (for example, 3 atmospheres) is tuned, this second check valve 14 will open, as a result of which the compressed discrete element under the action of the piston will be pushed through this check a valve 14 into said means 7 for collecting a plurality of discrete energy elements of compressed air.
Таким образом каждый компрессор 9 формирует множество дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды, а все компрессоры 9 формируют множество множеств дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды. Все эти дискретные элементы через соответствующие обратные клапаны 14 компрессоров 9 с помощью гибких соединительных средств 26 и герметичного воздуховода 27 подают в замкнутую полость герметичного резервуара 20 и сжимают с их помощью размещенную в этой полости воздушную среду.  Thus, each compressor 9 forms a plurality of discrete energy elements of compressed air, and all compressors 9 form a plurality of discrete energy elements of compressed air. All these discrete elements through the corresponding non-return valves 14 of the compressors 9 with the help of flexible connecting means 26 and a sealed duct 27 are fed into a closed cavity of the sealed tank 20 and compress with their help the air in this cavity.
По мере поступления в замкнутую полость герметичного резервуара 20 все большего количества указанных дискретных элементов происходит процесс образования в этой замкнутой полости амортизационной воздушной пружины, находящейся в напряженном сжатом состоянии. При этом процесс такого образования происходит одновременно с процессом выделения энергии сопротивления одновременно всем множеством компрессоров 9.  As more and more of these discrete elements enter the closed cavity of the sealed reservoir 20, a process of formation of a shock-absorbing air spring in this compressed cavity in this closed cavity. Moreover, the process of such formation occurs simultaneously with the process of releasing resistance energy simultaneously with the whole set of compressors 9.
Наличие в указанной полости резервуара 20 амортизационной воздушной пружины обеспечивает выравнивание колебаний указанных дискретных элементов и создание заданного давления сжатой воздушной среды.  The presence in the specified cavity of the reservoir 20 of the depreciation air spring ensures equalization of the oscillations of these discrete elements and the creation of a given pressure of the compressed air environment.
В качестве указанного заданного давления используют давление сжатой воздушной среды в пределах от несколько более 1 атмосферы до 5 атмосфер, например, 3 атмосферы.  As the specified predetermined pressure, the pressure of the compressed air medium is used in the range from slightly more than 1 atmosphere to 5 atmospheres, for example, 3 atmospheres.
Это создает перепад давления между замкнутой полостью резервуара 20 и окружающей средой, что обеспечивает стремление перетекания воздушной среды из области с большим давлением в область с меньшим давлением, заставляя воздушную среду совершать работу. This creates a pressure differential between the closed cavity of the tank 20 and the environment, which ensures the tendency of the flow of air from areas with more pressure to areas with less pressure, causing the air to do the job.
Создание в указанной замкнутой полости амортизационной воздушной пружины дает возможность использовать пружинные свойства воздушной среды для того, чтобы преобразовать хаотичную энергию движения поверхности водной среды в равномерную пневматическую энергию, которую затем преобразуют в равномерную электрическую энергию.  The creation of a cushioning air spring in the specified closed cavity makes it possible to use the spring properties of the air in order to convert the chaotic energy of movement of the surface of the water medium into uniform pneumatic energy, which is then converted into uniform electrical energy.
Под словосочетанием «амортизационная воздушная пружина» мы понимаем замкнутый объем, в котором размещен упругий воздушный элемент, используемый для амортизации толчков и ударов, виброизоляции, создания заданных начальных усилий, аккумулирования пневматической энергии.  By the phrase “shock-absorbing air spring” we mean a closed volume in which an elastic air element is used, used to absorb shock and shock, vibration isolation, create predetermined initial forces, and accumulate pneumatic energy.
У каждой амортизационной воздушной пружины есть максимально допустимая нагрузка, по достижении которой указанная пружина приходит в напряженное состояние и для исключения ее разрушения начинает отдавать лишнюю пневматическую энергию.  Each cushioning air spring has a maximum allowable load, upon reaching which the specified spring becomes stressed and to eliminate its destruction begins to give off excess pneumatic energy.
В предлагаемом способе амортизационная воздушная пружина воспринимает множество мгновенных ударов внешних сил (дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды), которые осуществляют работу упругой деформации материала амортизационной воздушной пружины для приведения ее в напряженное состояние.  In the proposed method, the shock-absorbing air spring perceives many instantaneous impacts of external forces (discrete energy elements of compressed air), which carry out the work of elastic deformation of the material of the shock-absorbing air spring to bring it into a stressed state.
По достижении указанного выше заданного давления в указанной замкнутой полости амортизационная воздушная пружина демпфирует мгновенную энергию каждого удара внешних сил, то есть подавляет внешние колебания пневматической системы от каждого нового дискретного элемента энергии, и последовательно выпускает (выталкивает) из замкнутой полости через редукционный клапан 24 равномерный поток сжатой воздушной среды, сохраняя давление в указанной замкнутой полости на заданном уровне.  Upon reaching the above specified pressure in the specified closed cavity, the shock-absorbing air spring damps the instantaneous energy of each impact of external forces, that is, it suppresses external vibrations of the pneumatic system from each new discrete energy element, and sequentially releases (pushes) out of the closed cavity through the pressure reducing valve 24 compressed air, while maintaining pressure in the specified closed cavity at a given level.
Равномерный поток сжатой воздушной среды с помощью гибкого соединительного средства 26 направляют во входной канал 35 турбинного детандера 34, в камере 36 которого его последовательно расширяют, увеличивают его скорость и повышают кинетическую энергию.  A uniform flow of compressed air using a flexible connecting means 26 is directed into the inlet channel 35 of the turbine expander 34, in the chamber 36 of which it is successively expanded, its speed is increased and kinetic energy is increased.
Равномерный расширенный поток сжатой воздушной среды направляют на лопатки 38 детандера 34, где этот поток отдает свою энергию и раскручивает турбину 37 и ее приводной вал 33, создавая равномерный поток пневматической энергии, вышеописанным образом полученной из энергии волнового движения поверхности водной среды. Отработанную воздушную среду выпускают через выходной патрубок 39. При этом указанная амортизационная воздушная пружина выполняет функцию источника энергии турбинного детандера 34, производящего пневматическую энергию, из которой далее производят электрическую энергию. A uniform expanded stream of compressed air is sent to the blades 38 of the expander 34, where this stream gives off its energy and spins the turbine 37 and its drive shaft 33, creating a uniform flow of pneumatic energy, in the manner described above obtained from the energy of the wave motion of the surface of an aqueous medium. The exhaust air is discharged through the outlet pipe 39. In this case, said shock-absorbing air spring acts as an energy source of a turbine expander 34, which produces pneumatic energy, from which electric energy is further produced.
Вращение приводного вала 33 пневматического турбинного детандера 34 используют для вращения приводного вала 9 электрического генератора 10 для производства электрической энергии.  The rotation of the drive shaft 33 of the pneumatic turbine expander 34 is used to rotate the drive shaft 9 of the electric generator 10 to generate electrical energy.
Таким образом в качестве указанной энергии сопротивления, полученной из энергии волнового движения поверхности водной среды, извлекают пневматическую энергию, которую используют для производства электрической энергии.  Thus, as the indicated resistance energy obtained from the wave energy of the surface of the aqueous medium, pneumatic energy is extracted, which is used to produce electrical energy.
Путем увеличения количества указанных поплавков 2 без изменения площади указанной сочлененной конструкции 1 увеличивают количество производимой электрической энергии.  By increasing the number of these floats 2 without changing the area of the specified articulated structure 1 increase the amount of electrical energy produced.
Пример  Example
Предлагаемые устройство и способ производства электрической энергии из энергии волновой поверхности водной среды реализуют на водоеме в конкретном географическом регионе, в котором определена целесообразность использования энергии волнового движения поверхности водной среды для производства электрической энергии на основании собранных за несколько лет фактических статистических данных энергетических параметров движения волновой поверхности водной среды.  The proposed device and method for producing electric energy from the energy of the wave surface of an aqueous medium is implemented on a body of water in a specific geographical region, in which the expediency of using the energy of wave motion of the surface of an aqueous medium to produce electric energy is determined on the basis of actual statistical data on the energy parameters of the wave surface water environment.
Характеристики указанных параметров определены диапазоном изменения высоты волны от 0,75 метра до 2,0 метра (при среднегодовой высоте волны, равной 1,5 метра), а также определены диапазоном изменения энергетического периода действия волны от 4 секунд до 7 секунд (при среднегодовом энергетическом периоде действия волны, равном 5 секунд). Для производства заданного (в том числе, максимально возможного) годового количества электрической энергии с поверхности водной среды водоема, имеющего указанные характеристики, создают выполненную согласно изобретению, сочлененную конструкцию 1, которая содержит гексагональную замкнутую цепь (как изображено на фиг. 7), которая содержит двести семьдесят (270) поплавков и одна тысяча шестьсот двадцать (1620) компрессоров для производства электрической энергии, имеющей один (1) мВт мощности. В результате осуществления сглаживания каждого импульса каждого дискретного элемента сжатой воздушной среды; создания равномерного потока сжатой воздушной среды (в воздуховоде за редукционным клапаном), имеющего расход, равный пятьсот тридцать восемь тысяч сто (538100) литров в минуту; образования в замкнутом резервуаре амортизационной воздушной пружины, масса сжатого воздуха которой равна тринадцать тысяч (13000) килограммов, в предлагаемом устройстве осуществляют преобразование выделенной энергии сопротивления сначала в высококачественную равномерную пневматическую энергию, состоящую из потока дискретных элементов энергии сжатой до четырехсот пяти тысяч триста (405300) Паскалей воздушной среды. При этом производительность предлагаемого устройства равна тридцати восьми тысячам семистам пятидесяти (38750) килограммов воздуха в час. Затем с помощью указанной пневматической энергии осуществляют производство высококачественной электрической энергии с постоянной (заданной) величиной мощности, равной одному (1) мВт с равномерными амплитудно-частотными характеристиками заданных параметров электрического тока. The characteristics of these parameters are determined by the range of the wave height from 0.75 meters to 2.0 meters (with an average annual wave height of 1.5 meters), and also determined by the range of changes in the energy period of the wave from 4 seconds to 7 seconds (with the average annual energy the wave action period of 5 seconds). To produce a given (including the maximum possible) annual amount of electric energy from the surface of the water medium of a body of water having the indicated characteristics, an articulated structure 1 made according to the invention is created which contains a hexagonal closed circuit (as shown in Fig. 7), which contains two hundred seventy (270) floats and one thousand six hundred twenty (1620) compressors for the production of electrical energy having one (1) mW of power. As a result of smoothing each pulse of each discrete element of compressed air; creating a uniform flow of compressed air (in the duct behind the pressure reducing valve) having a flow rate equal to five hundred thirty eight thousand one hundred (538100) liters per minute; the formation in a closed reservoir of a depreciation air spring, the mass of compressed air of which is equal to thirteen thousand (13000) kilograms, in the proposed device, the extracted resistance energy is converted first into high-quality uniform pneumatic energy, consisting of a stream of discrete elements of energy compressed to four hundred five thousand three hundred (405300) Pascals air. Moreover, the performance of the proposed device is equal to thirty-eight thousand seven hundred fifty (38750) kilograms of air per hour. Then, using the indicated pneumatic energy, high-quality electric energy is produced with a constant (predetermined) power value equal to one (1) mW with uniform amplitude-frequency characteristics of the given parameters of the electric current.
Таким образом, использование предлагаемых способа и устройства для производства электрической энергии из энергии волнового движения поверхности водной среды обеспечивает производство электрической энергии в широком диапазоне величин номинальной мощности (от 0,1 до 100 мВт); позволяет осуществлять производство высококачественной электрической энергии с равномерными амплитудно-частотными характеристиками заданных параметров электрического тока; осуществлять производство электрической энергии с постоянными заданными величинами мощности, обеспечить снижение себестоимости производства электрической энергии; выполнять элементы конструкции из легких коррозионностойких полимерных материалов, в результате чего значительно снизить удельную материалоемкость производимой электрической энергии; осуществлять построение сочлененной конструкции (в виде сети или замкнутых цепей), тем самым, существенно увеличить количество поплавков в системе, в результате чего повысить эффективность использования площади поверхности волнового движения водной среды; осуществлять производство всех элементов конструкции орбитальных динамических систем в условиях массового производства с многократно пониженными капитальными затратами и, тем самым, существенно сокращать сроки окупаемости предлагаемого устройства. Thus, the use of the proposed method and device for the production of electrical energy from the energy of the wave motion of the surface of the aquatic environment ensures the production of electrical energy in a wide range of nominal power (from 0.1 to 100 mW); allows the production of high-quality electric energy with uniform amplitude-frequency characteristics of the specified parameters of the electric current; to carry out the production of electric energy with constant specified values of power, to reduce the cost of production of electric energy; to carry out structural elements from light corrosion-resistant polymer materials, as a result of which significantly reduce the specific material consumption of the produced electric energy; to carry out the construction of an articulated structure (in the form of a network or closed circuits), thereby significantly increasing the number of floats in the system, thereby increasing the efficiency of using the surface area of the wave motion of the aqueous medium; to carry out the production of all structural elements of orbital dynamic systems in mass production with multiple reduced capital costs and, thereby, significantly reduce the payback period of the proposed device.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ  INDUSTRIAL APPLICABILITY
Наиболее эффектно настоящее изобретение может быть использовано при создании и промышленном применении экологически чистых поплавковых волновых электростанций для высокоэффективного преобразования энергии морских волн в электрическую энергию, которые в структуре экологически чистых энергетических ресурсов являются наиболее перспективными энергетическими носителями, способными развивать наибольшую для возобновляемых источников удельную ощность.  The present invention can be most effectively used in the creation and industrial use of environmentally friendly float wave power plants for highly efficient conversion of sea wave energy into electrical energy, which in the structure of environmentally friendly energy resources are the most promising energy carriers capable of developing the highest specificity for renewable sources.
Такие поплавковые волновые электростанции могут быть использованы для энергообеспечения прибрежных и островных поселений, создания экологически чистых объектов перерабатывающей промышленности морского и прибрежного базирования, в том числе с использованием морских платформ с выработанными нефтяными скважинами.  Such float wave power plants can be used to provide energy to coastal and island settlements, to create environmentally friendly marine and coastal processing industry facilities, including using offshore platforms with developed oil wells.
Поплавковые волновые электростанции целесообразно использовать в сочетании с использованием ферм с ветросиловыми установками морского базирования, имеющими обобщенную инфраструктуру средств для передачи на берег производимой электрической энергии.  It is advisable to use float wave power plants in combination with the use of farms with sea-based wind power plants having a generalized infrastructure of means for transferring generated electric energy to shore.
Потенциал рынка огромен. Он обусловлен тем, что энергетика в значительной степени определяет уровень развития экономики, одновременно оказывая существенное (в основном негативное) воздействие на окружающую среду. Поэтому возникающие энергетические проблемы в настоящее время решают в тесной связи с экологическими проблемами на основе использования возобновляемых источников энергии.  The market potential is huge. It is due to the fact that the energy sector to a large extent determines the level of economic development, while simultaneously having a significant (mostly negative) impact on the environment. Therefore, emerging energy problems are currently being solved in close connection with environmental problems through the use of renewable energy sources.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ CLAIM
1. Устройство для производства электрической энергии из энергии волнового движения поверхности водной среды, содержащее множество поплавков (2), образующих сочлененную конструкцию (1), в которой каждая пара соседних поплавков (2) соединена с помощью соединительного звена (3), выполненного с возможностью обеспечения относительного перемещения указанных соседних поплавков (2) под действием энергии волнового движения поверхности водной среды, множество средств (4) для образования и извлечения энергии сопротивления указанному относительному перемещению, соединенных с множеством указанных соединительных звеньев (3), и средство (5) для преобразования извлеченной энергии в электрическую энергию, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что каждое из указанного множества соединительных звеньев (3) выполнено с обеспечением возможности относительного вертикального перемещения каждой пары соседних поплавков (2) под действием энергии волнового движения поверхности водной среды, на каждом поплавке (2) закреплено, по меньшей мере, одно из указанного множества средств (6) для образования и извлечения энергии сопротивления, которое представляет собой первое пневматическое приспособление, выполненное с возможностью образования множества дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды, при этом устройство содержит средство (7) для сбора множества дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды, сообщенное с каждым первым пневматическим приспособлением (6), выполненное с возможностью выравнивания колебаний указанного множества дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды, создания заданного давления сжатой воздушной среды, образования амортизационной воздушной пружины и формирования равномерного потока сжатой воздушной среды, а также второе пневматическое приспособление (8), выполненное с возможностью последовательного расширения равномерного потока сжатой воздушной среды и образования равномерного потока пневматической энергии, сообщенное с указанным средством (7) для сбора множества дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды и с указанным средством (5) для преобразования извлеченной энергии в электрическую энергию.  1. A device for producing electrical energy from the energy of the wave motion of the surface of an aqueous medium, comprising a plurality of floats (2) forming an articulated structure (1), in which each pair of adjacent floats (2) is connected using a connecting link (3), configured to providing relative movement of these adjacent floats (2) under the action of the energy of the wave motion of the surface of the aquatic environment, many tools (4) for the formation and extraction of resistance energy to the specified relative the movement connected to the plurality of said connecting links (3), and the means (5) for converting the extracted energy into electrical energy, further that each of said plurality of connecting links (3) is made with the possibility of relative vertical movement of each pair of adjacent floats (2) under the action of the wave energy of the surface of the aquatic environment, at least one of the specified set of means (6) for generating and extracting energy is fixed on each float (2) resistance, which is the first pneumatic device configured to form a plurality of discrete energy elements of compressed air, the device comprising means (7) for collecting a plurality of discrete energy elements of compressed air in communication with each first pneumatic device (6), made with the possibility of balancing the fluctuations of the specified set of discrete energy elements of compressed air, creating a given pressure of compressed air cf the formation of a cushioning air spring and the formation of a uniform flow of compressed air, as well as the second pneumatic device (8), configured to sequentially expand the uniform flow of compressed air and the formation of a uniform flow of pneumatic energy, communicated with the specified means (7) to collect many discrete energy elements of compressed air and with the indicated means (5) for converting the extracted energy into electrical energy.
2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что каждое указанное первое пневматическое приспособление (6) представляет собой объемно-замкнутый пневматический компрессор (9), имеющий средство (10) для ввода воздушной среды, полость (11) для размещения воздушной среды, ее сжатия и образования множества дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды и средство (12) для вывода множества дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды. 2. The device according to claim 1, with the proviso that each of said first pneumatic devices (6) is a volume-enclosed pneumatic compressor (9) having means (10) for introducing air environment a cavity (11) for accommodating an air medium, its compression and formation of a plurality of discrete energy elements of a compressed air medium; and a means (12) for outputting a plurality of discrete energy elements of a compressed air medium.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что указанное средство (10) для ввода воздушной среды и указанное средство (12) для вывода множества дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды каждого указанного компрессора (9) содержат соответствующие первый и второй односторонние обратные клапаны (13, 14), размещенные в корпусе указанного компрессора (9).  3. The device according to claim 2, characterized in that said means (10) for introducing an air medium and said means (12) for outputting a plurality of discrete energy elements of compressed air medium of each said compressor (9) comprise respective first and second one-way check valves (13, 14) placed in the casing of said compressor (9).
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указанное средство (7) для сбора множества дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды представляет собой герметичный резервуар (20), приспособленный для накопления сжатой воздушной среды и имеющий средство (21) для ввода множества дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды, сообщенное с каждым указанным средством (12) для их вывода из указанного множества средств (4) для образования и извлечения энергии сопротивления, и средство (22) для вывода равномерного потока сжатой воздушной среды, сообщенное со вторым пневматическим приспособлением (8).  4. The device according to claim 1, characterized in that said means (7) for collecting a plurality of discrete energy elements of compressed air is a sealed reservoir (20) adapted to accumulate compressed air and having means (21) for inputting a plurality of discrete energy elements of compressed air, communicated with each of the indicated means (12) for their output from the specified set of means (4) for the formation and extraction of resistance energy, and means (22) for outputting a uniform flow of compressed air s communication with a second pneumatic device (8).
5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что указанное средство (21) для ввода множества дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды указанного резервуара (20) содержит, по меньшей мере, один канал (23), сообщенный с полостью указанного резервуара (20), а средство (22) для вывода равномерного потока сжатой воздушной среды указанного резервуара (20) содержит редукционный клапан (24), размещенный в корпусе указанного резервуара (20).  5. The device according to claim 4, characterized in that said means (21) for introducing a plurality of discrete energy elements of compressed air of said reservoir (20) contains at least one channel (23) in communication with the cavity of said reservoir (20) ), and the means (22) for outputting a uniform stream of compressed air from the specified tank (20) contains a pressure reducing valve (24) located in the housing of the specified tank (20).
6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один канал (23) указанного резервуара (20) сообщен с указанным вторым обратным клапаном (14) каждого указанного компрессора (9) посредством гибкого герметичного соединительного средства (26), приспособленного для передачи сжатой воздушной среды.  6. The device according to claim 5, characterized in that at least one channel (23) of said reservoir (20) is in communication with said second non-return valve (14) of each said compressor (9) by means of a flexible sealed connecting means (26) adapted to transmit compressed air.
7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что каждое указанное гибкое герметичное соединительное средство (26) представляет собой гибкий шланг, выполненный из эластичного полимерного материала.  7. The device according to claim 6, characterized in that each said flexible sealed connecting means (26) is a flexible hose made of an elastic polymer material.
8. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что указанное второе пневматическое приспособление (8) представляет собой пневматический двигатель (32), имеющий приводной вал (33), выполненный с возможностью вращения под действием равномерного потока пневматической энергии сжатого воздуха, при этом средство (5) для преобразования извлеченной энергии в электрическую энергию имеет приводной вал (55), соединенный с приводным валом (33) пневматического двигателя (32). 8. The device according to claim 1, with the proviso that said second pneumatic device (8) is a pneumatic motor (32) having a drive shaft (33) configured to rotate under the action of a uniform flow of pneumatic energy of compressed air, while the means (5) for converting the extracted energy into electrical energy has a drive shaft (55) connected to the drive shaft (33 ) air motor (32).
9. Устройство по п.2, о т л и ч аю щ е е с я тем, что каждый указанный пневматический компрессор (9) соединен с соответствующим указанным соединительным звеном (3) посредством шарнирного соединения (18).  9. The device according to claim 2, with the proviso that each said pneumatic compressor (9) is connected to the corresponding said connecting link (3) by means of a swivel joint (18).
10. Устройство по п.9, о тл и ч аю щ е е с я тем, что каждое указанное соединительное звено (3) выполнено с возможностью осуществления плоско- параллельных перемещений в вертикальной плоскости и одновременных возвратно- поворотных движений вокруг осей вращения соответствующих шарнирных соединений (18).  10. The device according to claim 9, which includes the fact that each said connecting link (3) is configured to perform plane-parallel movements in the vertical plane and simultaneous reciprocating movements around the rotation axes of the corresponding articulated compounds (18).
11. Устройство по п. 10, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что каждое указанное соединительное звено (3) выполнено с возможностью изменения расстояния между указанными соседними поплавками (2) в горизонтальной плоскости.  11. The device according to claim 10, including the fact that each said connecting link (3) is configured to change the distance between said adjacent floats (2) in a horizontal plane.
12. Устройство по п. 11, о тл и ч аю щ е е с я тем, что каждое указанное соединительное звено (3) выполнено с возможностью изменения своей длины при относительном вертикальном перемещении соответствующих двух указанных соседних поплавков (2) без изменения расстояния между этими поплавками (2) в горизонтальной плоскости.  12. The device according to claim 11, which includes the fact that each said connecting link (3) is made with the possibility of changing its length with relative vertical movement of the corresponding two indicated adjacent floats (2) without changing the distance between by these floats (2) in the horizontal plane.
13. Устройство по п. 12, о тл и ч аю щ е е с я тем, что каждое указанное соединительное звено (3) представляет собой телескопический шатун (За), который имеет раздвижной корпус (40), содержащий два крайних звена (41) и центральное звено (42).  13. The device according to claim 12, which includes the fact that each indicated connecting link (3) is a telescopic connecting rod (3), which has a sliding housing (40) containing two extreme links (41 ) and the central link (42).
14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что в каждом указанном раздвижном корпусе (40) с возможностью возвратно-поступательного продольного перемещения навстречу один другому размещены два поршня (43), каждый из которых имеет соответствующий шток (44), при этом внутри указанного центрального звена (42) торцевые поверхности (45) указанных поршней (43) образуют центральную герметичную камеру (46), а боковые поверхности двух указанных штоков (44) образуют две соответствующие штоковые полости (47), причем указанная герметичная камера (46) и указанные штоковые полости (47) сообщены через электромагнитный клапан (48) с указанным средством для сбора множества дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды. 14. The device according to item 13, characterized in that in each specified sliding housing (40) with the possibility of reciprocating longitudinal movement towards one another, two pistons (43) are placed, each of which has a corresponding rod (44), while inside said central link (42) end surfaces (45) of said pistons (43) form a central sealed chamber (46), and the side surfaces of two said rods (44) form two corresponding rod cavities (47), said sealed chamber (46) and specified stocks e cavities (47) communicated through an electromagnetic valve (48) with said means for collecting a plurality of discrete energy elements of compressed air.
15. Устройство по п. 14, о тл и ч аю щ е е с я тем, что противоположные концы (49) указанных штоков (44) размещены внутри соответствующих указанных крайних звеньев (41) с возможностью ограничения продольного перемещения указанных поршней (43) с указанными штоками (44) посредством пружины (50), размещенной внутри каждого указанного крайнего звена (41).  15. The device according to claim 14, which includes the fact that the opposite ends (49) of said rods (44) are placed inside the corresponding said extreme links (41) with the possibility of restricting the longitudinal movement of these pistons (43) with the indicated rods (44) by means of a spring (50) located inside each of the specified extreme link (41).
16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что на каждом свободном конце каждого указанного крайнего звена (41) закреплена цапфа (26).  16. The device according to p. 15, characterized in that on each free end of each of the specified extreme link (41) fixed pin (26).
17. Устройство по п.16, отличающееся тем, что соответствующая цапфа (26) выполнена за одно целое с соответствующим крайним звеном (41).  17. The device according to p. 16, characterized in that the corresponding pin (26) is made in one piece with the corresponding extreme link (41).
18. Устройство по п.п.12, 16, отличающееся тем, что каждая цапфа (26) приспособлена для размещения соответствующего шарнирного соединения (27).  18. The device according to claims 12, 16, characterized in that each pin (26) is adapted to accommodate a corresponding swivel (27).
19. Устройство по п. 15, отли чающе е ся тем, что между указанными крайними звеньями (41) и указанным центральным звеном (42) установлены амортизационные кольца (51).  19. The device according to claim 15, characterized in that between the indicated extreme links (41) and the indicated central link (42), shock absorbing rings (51) are installed.
20. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый поплавок (2) из указанного множества поплавков (2) имеет форму, обеспечивающую его остойчивость.  20. The device according to claim 1, characterized in that each float (2) from the specified set of floats (2) has a shape that ensures its stability.
21. Устройство по п.20, отличающееся тем, что каждый поплавок (2) из указанного множества поплавков (2) выполнен в виде таблетки.  21. The device according to claim 20, characterized in that each float (2) from the specified set of floats (2) is made in the form of a tablet.
22. Устройство по п.20, отличающееся тем, что указанное множество поплавков (2) шарнирно соединено в виде сети.  22. The device according to claim 20, characterized in that said plurality of floats (2) are pivotally connected in the form of a network.
23. Устройство по п.20, отличающееся тем, что указанное множество поплавков (2) шарнирно соединено в виде замкнутой цепи (21).  23. The device according to claim 20, characterized in that said plurality of floats (2) are pivotally connected in the form of a closed circuit (21).
24. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что указанные поплавки (2), указанные соединительные звенья (3), конструктивные составляющие указанных первых и второго пневматических приспособлений (6, 8) выполнены из полимерных материалов.  24. Device according to any one of the preceding paragraphs, characterized in that said floats (2), said connecting links (3), structural components of said first and second pneumatic devices (6, 8) are made of polymer materials.
25. Способ производства электрической энергии из энергии волнового движения поверхности водной среды, заключающийся в использовании устройства, содержащего множество поплавков (2), образующих сочлененную конструкцию (1), которую располагают на поверхности водной среды и в которой каждую пару соседних поплавков (2) соединяют с помощью соединительного звена (3), обеспечивающего возможность относительного перемещения каждой пары соседних поплавков (2) под действием энергии волнового движения поверхности водной среды с образованием энергии сопротивления указанному относительному перемещению каждой пары соседних поплавков, на каждом из которых закрепляют, по меньшей мере, одно средство для образования и извлечения указанной энергии сопротивления, которое соединяют с соответствующим соединительным звеном (3) и с помощью которого извлекают указанную энергию сопротивления, которую передают в средство (7) преобразования и производят электрическую энергию, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве указанной энергии сопротивления, полученной из энергии волнового движения поверхности водной среды, извлекают пневматическую энергию, образование которой осуществляют с использованием следующих шагов: в качестве относительного перемещения под действием энергии волнового движения поверхности водной среды обеспечивают относительное вертикальное перемещение каждой пары соседних поплавков (2), с помощью множества средств (40) для образования и извлечения указанной энергии сопротивления сжимают воздушную среду и создают множество дискретных элементов энергии сжатой воздушной среды, которые подают в замкнутую полость герметичного резервуара (20), в котором выравнивают их колебания, создают заданное давление сжатой воздушной среды и образуют амортизационную воздушную пружину, из которой формируют равномерный поток сжатой воздушной среды, который последовательно расширяют и создают равномерный поток пневматической энергии, полученной из энергии волнового движения поверхности водной среды, из которой производят электрическую энергию. 25. A method of producing electrical energy from the energy of the wave motion of the surface of an aqueous medium, which consists in using a device containing a plurality of floats (2) forming an articulated structure (1), which is placed on the surface of the aqueous medium and in which each pair neighboring floats (2) are connected using a connecting link (3), providing the possibility of relative movement of each pair of neighboring floats (2) under the action of the energy of the wave motion of the surface of the water environment with the formation of resistance energy to the specified relative movement of each pair of neighboring floats, on each of which is fixed at least one means for the formation and extraction of the specified resistance energy, which is connected to the corresponding connecting link (3) and with which the indicated resistance energy is extracted, which is transferred to the conversion means (7) and electric energy is generated, which is due to the fact that, as the indicated resistance energy obtained from the wave motion energy of the surface of the aqueous medium, the pneumatic energy, the formation of which is carried out using the following steps: as a relative displacement under the action of the energy of the wave motion of the surface of the aquatic environment provide a relative vertical movement of each pair neighboring floats (2), using a variety of means (40) to form and extract the specified resistance energy, compress the air and create many discrete energy elements of compressed air, which are fed into the closed cavity of the sealed tank (20), in which their vibrations are aligned, create a predetermined pressure of the compressed air and form a shock-absorbing air spring, from which form a uniform flow of compressed air, which is sequentially expanded and create a uniform flow of air energy obtained from the wave motion energy of the surface of the aquatic environment from which electrical energy is generated.
26. Способ по п. 25, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что создают указанное заданное давление сжатой воздушной среды в указанной замкнутой полости герметичного резервуара (20) в пределах от несколько более 1 атмосферы до 5 атмосфер.  26. The method according to p. 25, with the exception that create the specified pressure of the compressed air in the specified closed cavity of the sealed tank (20) in the range from slightly more than 1 atmosphere to 5 atmospheres.
27. Способ по п. 25, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что увеличивают количество производимой электрической энергии путем увеличения количества указанных поплавков (2) без изменения площади указанной сочлененной конструкции (1).  27. The method according to p. 25, with the fact that they increase the amount of electric energy produced by increasing the number of these floats (2) without changing the area of the specified articulated structure (1).
PCT/RU2012/000150 2011-03-31 2012-03-02 Device and method for generating electrical energy from wave energy WO2012134342A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RUPCT/RU2011/000205 2011-03-31
RU2011000205 2011-03-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012134342A1 true WO2012134342A1 (en) 2012-10-04

Family

ID=46931718

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2012/000150 WO2012134342A1 (en) 2011-03-31 2012-03-02 Device and method for generating electrical energy from wave energy

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2012134342A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104295433A (en) * 2014-09-24 2015-01-21 太平洋海洋工程(舟山)有限公司 Ocean platform

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4454429A (en) * 1982-12-06 1984-06-12 Frank Buonome Method of converting ocean wave action into electrical energy
US4792290A (en) * 1987-04-29 1988-12-20 Berg John L Wave actuated pump apparatus
RU2010996C1 (en) * 1990-07-09 1994-04-15 Государственный проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт "Гидропроект" Wave pneumatic power plant
US6476511B1 (en) * 1998-09-24 2002-11-05 Ocean Power Delivery Limited Floating apparatus and method for extracting power from sea waves

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4454429A (en) * 1982-12-06 1984-06-12 Frank Buonome Method of converting ocean wave action into electrical energy
US4792290A (en) * 1987-04-29 1988-12-20 Berg John L Wave actuated pump apparatus
RU2010996C1 (en) * 1990-07-09 1994-04-15 Государственный проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт "Гидропроект" Wave pneumatic power plant
US6476511B1 (en) * 1998-09-24 2002-11-05 Ocean Power Delivery Limited Floating apparatus and method for extracting power from sea waves

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104295433A (en) * 2014-09-24 2015-01-21 太平洋海洋工程(舟山)有限公司 Ocean platform

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2038546B1 (en) Wave energy converter with air compression (wecwac)
EP2389506B1 (en) Modular array type energy converter
Salter et al. Power conversion mechanisms for wave energy
JP6486868B2 (en) Energy conversion unit that converts reciprocating external force into rotary shaft motion
CN107444575A (en) A kind of floating platform using wave-energy power generation
US20130152566A1 (en) Fluid flexible container pump
JP2020045904A (en) Wave energy conversion device
US8899036B2 (en) Advanced high energy wave power module
CN102089518A (en) Wind to electric energy conversion with hydraulic storage
WO2015199607A2 (en) A wave energy absorption device, a power take-off assembly and a wave energy system
JP2013500420A (en) Wave energy conversion apparatus and method
WO2019231699A1 (en) Wave energy converting systems using internal inertias and optimized floating bodies having a water head that drives a water turbine at stable speed
DK179431B1 (en) A power take off system suited for a wave power device
CN109139338B (en) Wave energy absorbing and converting device
WO2012134342A1 (en) Device and method for generating electrical energy from wave energy
US11441532B2 (en) Submerged oscillating water column energy harvester
CN207225608U (en) A kind of floating platform using wave-energy power generation
WO2011094000A1 (en) Flexible fluid container pump
CN206268011U (en) A kind of hermetic type pneumatic type wave energy storage equipment and TRT
CN115977860A (en) Hydraulic control system for sea wave power generator set
Do et al. A Multi-absorbing Wave Energy Converter using Cylinders and Pressure coupling Principle

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12765520

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12765520

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1