Изобретение относится к области волновой энергетики и может быть использовано для создания волновых электростанций. Предлагаемое изобретение использует в качестве энергоносителя водный поток поверхностной волны, при этом позволяет делать электростанцию легкой, эффективной и недорогой.

[1] Аналогом технического решения является способ производства электроэнергии по патенту - US3965364A США. [2] Устройством является плавучий корпус закрепленной на поверхности воды так, чтобы обеспечить свободное вертикальное движение при воздействии поднимающейся волны. Энергосборник, соединенный с плавучим корпусом и включающий лопасти гребного винта, расположен на глубине. Перемещение частиц воды сосредоточено на поверхности, а на глубине амплитуда составляет не более 0,2% от амплитуды поверхности волны. Возвратно-поступательное вертикальное движение корпуса заставляет гребные винты, находящиеся на глубине, вращаться. Устройство использует сразу два или другое четное количество гребных винтов, которые вращаются в противоположных направлениях и приводят в действие насосы, которые подают воду на турбину вращающую ротор генератора, который производит электроэнергию.

Недостатком аналога является требование раскачки корпуса. Корпус станции, который раскачивает волна, должен входить в резонанс, на что требуется время, поэтому энергия волны рассеивается, что снижает КПД и приводит к большим потерям на трение, которое усиливается на передаточных механизмах, поршневых механизмах, трубопроводах и гидронакопителях. Все это приводит к тому, что подобная станция будет иметь КПД, не превышающий 1%. Большое количество механизмов используемых в аналоге, большая масса и сложность конструкции делают станцию массивной, дорогой и ненадежной в работе.

[3] В качестве второго аналога предложен способ использующий энергию волн, которая ускоряет воздушный поток, вращающий лопасти турбины. Одним из самых успешных проектов в части переработки энергии океанских волн является электростанция турбинного типа Oceanlinx, работающая в акватории австралийского города Порт-Кембл. На некотором расстоянии от берега в море размещается камера, которая сверху над уровнем воды имеет отверстие. Камера надежно закреплена на морском дне и не движется вверх и вниз, водяные валы, проходя через неё, повышают и понижают уровень воды внутри камеры. Сама поверхность воды внутри камеры остается плоской, и колебания воды выталкивают и втягивают воздух в камеру через отверстие сверху. В отверстии установлена воздушная турбина, выталкиваемый и втягиваемый воздух вращает лопасти турбины и соответственно ротор генератора. Для вращения турбины в одном направлении лопасти имеют поворотный механизм, который изменяет их угол наклона в зависимости от направления потока воздуха. Основным недостатком этой электростанции является высокая стоимость строительства габаритного и массивного корпуса.

[4] В качестве третьего аналога предложен способ по патенту - ES2395688 А1 Испания, где используется турбина с поворотными лопатками для преобразования потоков во вращение ротора генератора, установленная в цилиндрический корпус.

Когда жидкость движется в одном направлении, турбина приводится в движение в направлении вращения, а когда жидкость меняет направление, турбина приводится в движение в том же направлении вращения, что позволяет ей использовать, например, энергию вертикального движения волн. Рабочее колесо находится внутри цилиндрического корпуса, где постепенное уменьшение сечения приводит к увеличению скорости вращения лопастей. Чтобы гарантировать перепад давления между внешней волной и водой заполняющей корпус поверхность волны должна превышать верхний срез корпуса до разумной высоты. При входе и выходе воды на лопасти турбины используется направляющий аппарат, состоящий из лопастей, которые могут изменять положение путем изменения их угла наклона, с помощью серводвигателей, управляемых компьютером. Диффузор, который может быть коническим или тороидальным, расположен на нижнем конце корпуса, который сообщается с водой. В устройстве предусмотрена редуктор с коробкой передач, которая увеличивает число оборотов турбины и которая соединена с электрическим генератором посредством маховика, механизмы установлены на рабочей платформе вне досягаемости волн. Корпус с турбиной крепится на основании, закрепленном на морском дне.

Недостатком аналога является цилиндрический корпус большой длины, который крепится на дне моря. Длина цилиндра превышает его диаметр, а, следовательно, генератор не может вырабатывать много электроэнергии, так как перекрывает движение для частиц поверхностной волны. Выработка электроэнергии зависит от скорости потока, так как эта зависимость кубическая. В прототипе корпус электростанции, выполненный в виде цилиндра большой длины, опускается на большую глубину, где низкая скорость движения частиц воды, который приводит во вращение лопасти турбины. Для снижения материалоемкости станцию необходимо размещать ближе к берегу, чтобы снизить длину корпуса, но у самого берега движение частиц воды переходит в основном в горизонтальное направление. При установке электростанции на глубине, где волна вертикальна, материалоемкость конструкции значительно увеличивается и одновременно увеличивается сопротивление водному потоку, как следствие станция не способна вырабатывать эффективно электроэнергию. Дополнительные потери при выработке электроэнергии создаются маховиком, редуктором с коробкой передач и множеством поворотных механизмов для лопастей, что отражается на себестоимости и надежности станции.

[5] В качестве прототипа принято устройство буя, который перемещался относительно поверхности волны для преобразования кинетической энергии воздушного потока в электрическую энергию. Воздушная камера сообщается по воздуховоду с турбогенератором и включает в себя генератор, ступень турбины со статором и ротором, установленными на одном валу с генератором. Ступень турбины турбогенератора имеет дополнительный статор, расположенный за ротором турбины и выполненный симметрично статору ступени турбины относительно плоскости вращения ротора, импульсная турбина.

[5] Импульсная турбина была запатентована И. А. Бабинцевым в 1974г., где ротор в основном идентичен ротору обычной одноступенчатой паровой турбины с осевым импульсным потоком. Поскольку требуется, чтобы турбина была самовыпрямляющейся имеется два ряда направляющих лопаток (направляющий и выпрямляющий аппарат), расположенных симметрично с обеих сторон ротора, вместо одного ряда. Эти два ряда направляющих лопаток являются отражением друг друга относительно плоскости, проходящей через диск ротора. Устройство используется в качестве источников питания для навигационного оборудования в качестве источников питания для устройств сигнализации и дистанционного управления, в качестве автономных источников энергии для различных потребителей в открытом море.

[6] В восьмидесятые годы двадцатого века была разработана турбина Уэльса, аналогичная импульсной, для преобразования энергии колебательного потока в однонаправленное вращательное движение для приведения в действие электрического генератора. Турбина Уэльса (W-T) состоит из ротора с примерно восемью лопастями, разделенными на лопатки, установленных на ступице так, что их хордовые линии лежат в плоскости вращения. Как только лопасти достигают проектной скорости, турбина с достаточной эффективностью вырабатывает усредненную по времени положительную выходную мощность из колеблющегося воздушного потока.

По схеме, где используется турбина Бабенцова И.А. и Уэльса, впервые была реализована попытка по кратчайшей цепочке преобразовать линейное движение потока волны во вращательное движение ротора. Преобразование энергии по этой схеме производится под действием потока воздуха разгоняемого волной. Как известно, выработка электроэнергии генератором зависит от плотности потока поступающего на лопасти турбины и так как плотность воздуха, примерно, в 775 раз меньше плотности воды, именно на эту величину генератор меньше вырабатывает электроэнергии.

Поставленная задача достигается тем, что способ производства электроэнергии из поверхностных волн ускоренных соплом в корпусе, защищенном сетками, закрепленном на грунте стойками, где поток воды, проходя лопасти направляюще-выправляющего аппарата, приводит во вращение лопастную турбину и водяные насосы, подающие воду для вращения ротора генератора, вырабатывающего электроэнергию, отличающийся тем, что кинетическая и потенциальная энергия поверхностной волны преобразуется по самой короткой схеме во вращение турбины и ротора генератора вырабатывающего электроэнергию без применения водяных насосов, за счет ускорения потока воды корпусом в виде кольцевого вертикального симметричного сопла и лопастями направляющего симметричного аппарата, где ускоренный поток с одной стороны сопла поступает на лопасти турбины раскручивая ротор генератора производящего электроэнергию и после ее прохождения выходя с другой стороны сопла, постепенно замедляется симметричными плоскостями корпуса и выправляющего аппарата находящимся с противоположной стороны, при этом корпус сопла устанавливается на определенной высоте от уровня гребня и подошвы волны под определенным углом от плоскости поверхности направленным на встречу движения волны, а регулировка положения корпуса сопла по вертикали и угол наклона выбирается за счет компьютерной программы, которая работает по обратной связи относительно максимального количества электроэнергии вырабатываемой генератором, при этом для предотвращения торможения потока поверхностной волны, где частицы воды движутся по окружности, диаметр корпуса сопла не превышает среднегодовую половину длины волны, а высота корпуса сопла не превышает среднегодовую амплитуду волны. Корпус сопла автоматически с помощью компьютерной программы и АСУ располагается в объеме поверхностной волны, где находится максимальное количество кинетической и потенциальной энергии, позволяя захватывать максимальное количество энергии при круговом движении потока поступающего в корпус сопла, как сверху, так и снизу, при этом турбина установлена в критической части сопла вращается в одну сторону вне зависимости от направления движения потока воды, а сопротивление входящему и выходящему потоку воды снижается за счет закручивания лопастей аппарата в сторону вращения турбины и за счет геометрии корпуса сопла, где между наружными и внутренними плоскостями осуществлен плавный переход от больших сечений к меньшим за счет криволинейных образующих и скруглений плоскостей корпуса сопла. С помощью компьютерной программы и АСУ волновую электростанцию во время штормов погружают под воду на безопасную глубину, предотвращая разрушение конструкции, где на безопасной глубине генератор продолжает вырабатывать электроэнергию, при этом для изменения положения по вертикали корпус заполняется водой или освобождается от нее с помощью водяного насоса, а для сглаживания пульсаций при выработке электроэнергии производится объединение в единую электросхему двух и более волновых электростанций, при этом позволяя использовать созданное сооружение для сбора частиц мусора, которые улавливаются сверху и снизу защитными сетками, для повышения энергоэффективности поверхность корпуса сопла и лопастей аппарата выполняется из солнечных батарей, при охлаждении которых водой вырабатывается большее количество электроэнергии, а функции ротора турбины объединяются с функциями ротора генератора, что позволяет производить большую выработку энергии за счет водяного охлаждения, уменьшения количества механизмов и использования единых электрокоммуникаций. Корпуса волновых электростанций выстраиваются в линию и служат опорным сооружением для морской дороги, которая в случае штормов погружается под воду или отводит плавучие секции в сторону для прохода морских судов, а для размещения волновых станций с дорожным покрытием на больших глубинах, конструкция опирается на подводный трубопровод в который накачивается воздух, удерживаемый на плаву тросами закрепленными на грунте по которому транспортируется электроэнергия, водород, опресненная вода или химические продукты.

Устройство для производства электроэнергии из поверхностных волн содержит корпус, сетки, стойки, шарниры, фиксаторы, петли, якоря, троса, трубопроводы, муфты сцепления, водяные насосы, электромагниты, сопло, ось, турбину с лопастями, генератор, состоящий из ротора и статора, электрокабель, рабочую обмотку, отличающееся тем, что корпус сопла представляет из себя сужающееся и расширяющееся симметричное вертикальное сопло, выполненное в виде плоского обтекаемого кольца, высота которого не превышает среднегодовую амплитуду волны, а диаметр половину среднегодовой длины волны, установленного стационарно на грунте за счет стоек, где одна часть в зависимости от направления потока, работает конфузором, а другая диффузором, на которых закреплены лопасти направляюще-выправляющего аппарата удерживающие турбину с лопастями, через ось вращающую ротор генератора, вырабатывающего электроэнергию передаваемую потребителю по электрокабелю. Генератор может находиться под водой, а ротор вращаться в воздухе за счет магнитных муфт сцепления или манжетных уплотнителей, где вода ускоряется в самой узкой критической части сопла, вращая лопасти турбины, выполненные по схеме импульсной или W-T турбины, которая вращается только в одну сторону, вне зависимости от направления потока воды поступающего в сопло, при этом стационарные лопатки направляющего и выправляющего аппарата выполняющие функцию конструкции удерживающей турбину с генератором и одновременно функцию ускорителей водного потока, размещаются между собой под углом в диапазоне от 5 до 14°, которые закруглены в виде спирали в сторону вращения турбины, а для снижения потерь корпус сопла делается с криволинейными образующими и скругленными радиусами перехода в критическое сечение сопла и радиус перехода между образующими г _ь и г _н , в пределах 0, 1-Ю, 2 ед в отношении радиуса к диаметру критический части сопла, при этом наружный диаметр корпуса сопла делается с криволинейными внутренними и внешними образующими Rb и RH, где Rb, не превышает половины среднегодовой амплитуды волны, a RH не превышает среднегодовой половины длины волны, а коэффициент сужения-расширения сопла находится в диапазоне от 10 до 30 ед. Подъем или опускание корпуса сопла относительно грунта производится за счет водяного насоса, который откачивая или закачивая воду в корпус сопла, перемещает его по вертикали, после чего производится фиксация положения фиксатором на стойках, способных изменять свою длину, а за счет шарниров, корпус устанавливается под любым углом у относительно плоскости воды, при этом вышеперечисленная особенность позволяет использовать конструкцию волновой станции для улавливания и сборки мусора на сетках, защищающих турбину сверху и снизу корпуса сопла. Магнитные полюса ротора генератора одновременно являются лопастями водной турбины, создающими электромагнитное поле, вырабатывающее электроэнергию за счет статора размещенного внутри корпуса сопла, содержащего рабочую обмотку, а рабочая обмотка возбуждающая магнитное поле, находятся внутри лопастей турбины, где для получения возбуждающего магнитного поля применяют обмотку возбуждения, располагаемую на роторе генератора или эта обмотка подключается к источнику постоянного тока через скользящие контакты, а для генератора малой мощности лопасти турбины выполнены с постоянными магнитами, при этом для повышения энергоэффективности поверхность корпуса сопла и лопастей аппарата изготовлены из солнечных панелей улавливающих прямые и отраженные водой солнечные лучи. Два и более корпуса сопла устанавливаются в линию на стойках, где конструкция волновой станции выполняется с массивным корпусом и стойками из железобетона и крепится на грунте в заданном положении без регулировки по высоте относительно грунта, выполняя функции в качестве опоры моста, волнореза, или водной дороги, а на больших глубинах волновые станции устанавливаются на шарнирах, которые вверху закреплены с полотном дороги, а внизу с трубопроводом, состоящим из секций, где внутри проведены электрокабеля для передачи электроэнергии, опресненной воды или водорода, при этом трубопровод служит опорой для линии волновых станций и полотна дороги, удерживаясь на плаву за счет выталкивающей архимедовой силы и тросов, проходящих через верхние и нижние петли, закрепленные на якорях размещенных на грунте, внутренняя часть полости трубопровода имеет объем наполняемый воздухом, который способен удерживать на плаву всю конструкцию, включая волновые электростанции и полотно дороги, при этом трубопровод размещается на глубине 5-^20 м от уровня моря, где не подвергается воздействию поверхностной волны, что позволяет строить морские дороги, не устанавливая длинные стойки на больших глубинах.

Предложенный способ реализует волновая электростанция, представленная на фиг. 1. Установка включает корпус сопла 1, представляющий из себя сужающееся и расширяющееся водяное вертикальное сопло. При движении воды сверху вниз верхняя часть корпуса выполняет функцию конфузора, а нижняя часть корпуса функцию диффузора. При движении воды снизу вверх функции конфузора выполняют диффузор, а диффузора - конфузор. Корпус сопла 1 удерживается на стационарном расстоянии Р от грунта 2, так как выступает в роли стационарной платформы, вокруг которой перемещается поток воды. Корпус сопла на штангах 3 крепится на грунте 2 за счёт трубчатых колонн 4, внутри которых перемещаются штанги и закрепляются в нужном положении фиксаторами 5. Общая масса всей электростанции может меняться за счет заполнения корпуса водой, которая закачивается и выкачивается водяным насосом 6. Для удержания корпуса сопла на заданном расстоянии от грунта, возможно в момент погружения ослабить фиксаторы, а затем зафиксировать нужное положение фиксаторами на штангах. Вода служит энергоносителем, поступая в корпус сопла 1 и ускоряется до максимальной скорости в самой узкой его части, т.е. в критическом сечении, где установлен винт с лопастями на турбине 7, вращающейся на оси 8. Турбина 7 начинает вращаться под напором ускоренного потока воды, где ее лопасти выполнены по схеме импульсной турбины Бабенцова И. А. [5] или турбины Уэльса [6]. Турбина через ось 8 вращает ротор 9 генератора 10 всегда в одну сторону, вырабатывая электроэнергию независимо от смены направления течения воды.

Для снижения стоимости турбина жёстко соединена с ротором генератора, который вращается только в одну сторону, что позволяет значительно снизить потери энергии и повысить надежность конструкции. Например, при вращении винта то в одну, то в другую сторону ось турбины должна снабжается муфтой сцепления, которая при вращении в одну сторону раскручивает первый ротор первого генератора, а в другую сторону второй ротор второго генератора. Без муфты сцепления необходимо применять механизм поворота лопастей турбины. Увеличение количества механизмов снижает надежность конструкции, повышает ее массу и себестоимость, но главное снижает энергоэффективность станции. Поэтому в критическом сечении сопла установлена саморегулирующиеся турбина для преобразования волновой энергии, представляющая собой осевую турбину двух основных типов: турбину W-T или импульсную турбину.

[7,8] Характеристики этих турбин, были исследованы экспериментальными измерениями и численным моделированием в условиях нерегулярного потока в Saga University. Было обнаружено, что турбины импульсного типа обладают потенциалом превосходить турбины W-T по общим характеристикам в условиях нерегулярного потока. В предлагаемом изобретении, возможно, использовать: импульсную турбину с направляющими лопатками с автоматическим регулированием шага, импульсную турбину с неподвижными направляющими лопатками, турбину биплан W-T с направляющими лопатками, турбину W-T с направляющими лопатками, турбину W-T с саморегулирующимися лопатками [6].

Корпус сопла, представляя собой стационарную платформу и удерживаясь на стационарном расстоянии Р от грунта, в зависимости от амплитуды и длины волны за счет компьютерной программы, регулирует это расстояние с изменением по вертикали и изменением угла у наклона в плоскости относительно поверхности воды. Расстояние Р от грунта до корпуса сопла и угол у регулируются в автоматическом режиме, под действием компьютерной программы, которая производит фиксацию корпуса в пространстве относительно максимального уровня выработки электроэнергии генератором. В идеале критическое сечение корпуса сопла устанавливается в плоскости среднего уровня волны 11, находящегося в центре между гребнем и подошвой. Подъем или опускание корпуса относительно грунта производится за счёт фиксатора 5 и водяного насоса 6, который откачивая или закачивая воду в корпус сопла 1, перемещает его по вертикали вверх или вниз. При достижении заданного расстояния относительно грунта 2 штанги 3 закрепляются фиксаторами 5 на трубчатой колонне 4. Установка корпуса сопла относительно уровня волны может осуществляться за счет нагнетания или сброса воды внутрь трубчатой колонны, где вода, действуя на поршень 12, поднимает или опускает штангу 3, которая в нужном положении фиксируется фиксатором 5. Механизмы могут использовать как гидро, так и пневмоподъем, что позволяет устанавливать корпус сопла над грунтом на заданном расстоянии по вертикали и могут установить корпус сопла за счет шарниров 13 под углом, в зависимости от направления движения волны. Таким образом, корпус сопла устанавливается на нужной глубине от уровня гребня и подошвы волны в нужном положении и под определенным углом от плоскости поверхности воды. Во время шторма волновая станция погружается на глубину, где продолжается выработка электроэнергии, но при этом обеспечивается защита корпуса станции от разрушения.

Вес корпуса волновой станции, выполненного в виде регулируемой в пространстве платформы, может быть очень легким за счет надувной оболочки, которая формирует контур сопла. Вес турбины, стоек и других узлов будет снижен за счет применения углепластиков. Следовательно, это будет самая легкая из всех волновых гидроэлектростанций, которые сейчас работают в мире. Работающие аналоги волновых станций на сегодня на одну тонну веса могут вырабатывать не более 3 кВт. Предлагаемая станция сможет вырабатывать на одну тонну собственного не менее 100 кВт. Приведенные данные и расчеты позволяют отметить, что предлагаемая волновая гидроэлектростанция может быть по своим габаритам и весу меньше в десятки раз сегодняшних подобных волновых гидростанций, при этом может в сотни раз больше вырабатывать электроэнергии. Волновая гидростанция, работающая на ускоряемом водном потоке волны, будет работать с большим КПД и более стабильно, чем, например, современные волновые электростанции использующие принцип раскачки маятника. При распространении волны слева направо, как показано на фиг. 1, скорость и направление частиц потока воды, проходящего внутри и снаружи сопла, постоянно меняется. На фиг.1 показан момент, когда волна находится в верхнем крайнем положении над волновой электростанцией и её скорость частиц по вертикали равна нулю. При смещении волны на четверть длины X скорость частиц по вертикали в центре станции будет максимальная, в этот момент генератор будет вырабатывать максимальную электроэнергию, так как частицы воды принимают вертикальное направление, где скорость максимальна. При смещении волны на две четверти длины X скорость вертикального потока снова будет равна нулю. При смещении на три четверти поток меняет свое направление и проходит через корпус сопла снизу, то есть частицы жидкости перемещаются по вертикали вверх, развивая максимальную скорость. При следующем смещении движение частиц по вертикали завершено и начинается движение частиц по горизонтали, как в первой позиции, то есть период движения волны начинается заново.

При каждой смене направления потока воды, проходящей через сопло, турбина будет сначала увеличивать, а затем снижать обороты вращения до нуля, а затем вращаться в эту же сторону, периодически ускоряя и замедляя вращение. Для сглаживания пульсаций при выработке электроэнергии можно объединить в единую энергосистему систему две и более волновых электростанций.

Данная схема выгодна тем, что позволяет все генераторы объединять в единую систему, используя один кабель 14 для электропередачи, а так же общий контроллер, инвертор и другие устройства. Предлагаемая конструкция за счет изменяемых по длине опор позволяет изменять угол наклона корпуса сопла, чтобы дополнительно ускорять проходящий поток воды через сопло и вырабатывать большее количество электроэнергии. Регулировка положения корпуса сопла по вертикали и с углом наклона относительно плоскости, обеспечивается за счет компьютерной программы, которая настраивает автоматическую систему управления, относительно скорости вращения турбины.

Предлагаемая конструкция может отличаться по месту расположения генератора, который может находиться под водой или над водой. При нахождении генератора под водой, ротор 9 вращается за счет оси 8 в воздухе, а герметизация от воды обеспечивается за счет магнитных муфт сцепления 15 или ось можно герметизировать манжетными уплотнителями. Для удешевления конструкции генератор устанавливается над корпусом сопла в воздухе.

Для безопасной работы волновой электростанции и защиты её турбины от крупных предметов, например, мусора, живых организмов и других массивных частиц, над верхней и нижней частью корпуса сопла установлена защитная сетка. На фиг. 1 сверху установлена верхняя сетка 16, а снизу корпуса сопла нижняя сетка 17. Помимо защиты турбины от попадания предметов верхняя и нижняя сетка будут выполнять функцию уловителей морского мусора, при накоплении который будет удаляться специальными службами. Сетки не влияют на работоспособность турбины, так как их ячейка выбирается такой крупности, который беспрепятственно пропускает и выпускает поток воды. Для выравнивания и ускорения потока воды под верхней сеткой установлен верхний направляюще-выправляющий аппарат 18, а над нижней сеткой установлен нижний выправляюще-направляющий аппарат 19. Аппараты состоят из спрофилированных лопаток, которые снижают трение потока воды и увеличивают КПД электростанции.

На фиг. 2 показаны лопасти аппаратов 18 и 19, которые закручены по спирали в сторону вращения турбины 7, что дополнительно снижает трение потока воды при входе и выходе на турбине. Лопасти аппаратов 18, 19 начинаются от внешнего диаметра корпуса сопла 1 и, закручиваясь в сторону вращения турбины по вертикали, так же плавно изгибаются, направляя и ускоряя поток воды на лопасти турбины 7. Для повышения выработки электроэнергии поверхность корпуса сопла 1 и лопастей аппаратов 18, 19 выполняется из солнечных батарей, которые вырабатывая дополнительную электроэнергию, переносят её к потребителю, используя те же электрокоммуникации, которые сделаны для передачи волновой электроэнергии. Данная особенность позволит волновой электростанции вырабатывать от солнца электроэнергию во время штиля. Эффективность солнечной электростанции, размещенной в воде, будет усиливаться с повышением КПД за счет её охлаждения водой.

При использовании турбины импульсной и W-T, возможно ротор объединить с конструкцией турбины, где магнитные полюса ротора генератора одновременно являются лопастями водяной турбины, создающими электромагнитное поле, вырабатывающее электроэнергию за счет статора, размещенного внутри корпуса сопла. Данная схема позволит значительно больше вырабатывать электроэнергии за счет сокращения механизмов, массы вращающихся деталей и естественного водяного охлаждения ротора генератора, который одновременно выполняет функции турбины.

[9] Как известно, для любой электрической машины обязательно наличие электропроводящей среды (проводников) и магнитного поля, имеющих возможность взаимного перемещения. При работе электрической машины в режиме генератора наблюдаются индуцирование ЭДС в проводнике, пересекающем магнитное поле, и возникновение механической силы, действующей на проводник, находящийся в магнитном поле, при прохождении по нему электрического тока.

Конструкция электрической машины состоит из неподвижной части, называемой статором и вращающейся, называемой ротором. Ротор располагается в расточке статора и отделен от него воздушным зазором. Одна из указанных частей машины снабжена элементами, возбуждающими в машине магнитное поле (например, электромагнит или постоянный магнит), а другая имеет рабочую обмотку машины. Как неподвижная часть машины (статор), так и подвижная (ротор) имеют сердечники, выполненные из магнитномягкого материала и обладающие небольшим магнитным сопротивлением. На волновой электростанции электрическая машина работает в режиме генератора, где при вращении ротора под действием ускоренного потока воды вращающей лопасти турбины, где в лопастях размещены электромагниты в проводниках рабочей обмотки наводится ЭДС и при подключении потребителя появляется электрический ток. При этом механическая энергия ускоренного потока воды преобразуется в электрическую. Таким образом, волновая электростанция внутри корпуса сопла размещает рабочую обмотку, расположенную на статоре, а элементы, возбуждающие магнитное поле находятся внутри лопастей турбины и являются магнитами ротора генератора.

На волновых электростанциях постоянные магниты на роторе на торцах лопастей используют лишь в генераторах малой мощности. Для выработки электроэнергии в больших количествах для получения возбуждающего магнитного поля применяют обмотку возбуждения, располагаемую на роторе генератора. Эта обмотка подключается к источнику постоянного тока через скользящие контакты, осуществляемые посредством двух контактных колец, располагаемых на валу и изолированных от вала и друг от друга, и двух неподвижных щеток.

Как уже отмечалось, ускоренный поток воды приводит во вращение турбину с размещенным внутри ротором генератора с различной частотой т. При этом магнитное поле ротора также вращается с частотой т и индуцирует в трехфазной обмотке статора переменные ЭДС Ел, Е _в , Ес, которые, будучи одинаковыми по значению и сдвинутыми по фазе относительно друг друга на 1/3 периода (120 эл. град), образуют трехфазную симметричную систему ЭДС. С подключением нагрузки в фазах обмотки статора появляются токи 1А, 1В, 1С- При этом трехфазная обмотка статора создает вращающееся магнитное поле. Частота вращения этого поля равна переменной во времени частоте вращения ротора генератора (об/мин): п = f - 60 /р

[10] При вращении якоря, даже в случае холостого хода, имеет место момент сопротивления MQ вращению, который обуславливается потерями в генераторе на трение, на вихревые токи и гистерезис. Этот момент называют моментом холостого хода. При нагрузке в результате взаимодействия тока якоря с магнитным потоком генератора возникает тормозной электромагнитный момент М. При всяком нарушении постоянства н * . (1(л) скорости вращения возникает динамический момент: Mj — J где J — момент инерции якоря, щ — угловая скорость вращения, рад/сек. В генераторном режиме эти моменты уравновешиваются механическим моментом М _мех ускоренного потока воды: М _мех = М _о + М + Mj. Это выражение называют уравнением моментов генератора. Уравнение показывает, что в любой момент времени в генераторном режиме механический момент ускоренного потока воды уравновешивается моментами холостого хода, электромагнитным и динамическим.

При электромагнитном возбуждении поток полюсов создается обмотками возбуждения, расположенных внутри лопастей турбины, питаемыми постоянным током или в генераторе с самовозбуждением обмотка возбуждения питается током от якоря этой же машины.

Предлагаемая волновая электростанция может работать, как платформа, жестко закрепленная на определенном расстоянии Р от грунта. При этом конструкция корпуса сопла выполнена таким образом, чтобы в течение всего года электростанция вырабатывала максимальное количество энергии. Для того, чтобы станция производила максимальную энергию, относительно вертикальных и горизонтальных потоков поверхностных волн, необходимо с помощью компьютерной программы автоматизированной системы располагать станцию на определённой глубине погружения, которая будет меняться в зависимости от изменения амплитуды и длины волны. При изменении амплитуды и длины волны скорость вращения турбины будет изменяться, при этом АСУ будет выбирать максимальную скорость вращения, при которой будет зафиксировано положение в пространстве волновой электростанции. В отличие от ранее разработанных массивных волновых станций, предлагаемая станция может быть выполнен из пластика, тонко листового металла и композита, делая корпус сопла легким и нематериалоемким, что снижает себестоимость конструкции и снижает затраты при установке электростанции. Используя механизм перемещения конструкции по вертикали во время штормов, станцию, возможно, погружать под воду на безопасную глубину защищая от экстремальных погодных условий, что дает преимущество перед прототипом и аналогами, при этом на безопасной глубине генератор будет вырабатывать электроэнергию. Для раскрытия схемы работы изобретения ниже рассмотрим физику процесса поверхностной волны.

[11] Следуя общей теории волн на фиг. 3 рассмотрим слой жидкости постоянной глубины Н, ограниченный сверху свободной поверхностью z = ^(х, у, t), которая в невозмущенном состоянии совпадает с плоскостью z = 0. При этом S, представляет собой отклонение (со своим знаком) свободной поверхности жидкости от плоскости z = 0 в точке с координатами х, у в момент времени t. На неподвижном горизонтальном дне должно выполняться условие равенства нулю нормальной составляющей скорости v _z = 8 p- 8z = 0 при z = —Я. а — амплитуда волны; 9 — фаза волны; к и а — волновое число и частота, связанные с длиной волны Л и периодом т соотношениями Лк = 2тг; та = 2тг. Заметим, что удвоенное значение амплитуды волны 2 а называют высотой волны.

Профиль свободной поверхности f = acos^v на фиг. 3 представляет собой косинусоиду с амплитудой а и длиной волны X. Точки, в которых свободная поверхность пересекает ось х (невозмущенную поверхность), называются узлами (cos0 = О = 0); точки максимума и минимума свободной поверхности называются соответственно гребнями (cosO = 1Д = а) и подошвами (cos0 = — 1Д = —а) волны. Из f = acos^v следует, что узловым точкам соответствуют значения фазы волны 0 = + пп, п = 0, + 1, +2, .... Отсюда кх _п — at = тг/2 + пп, где х _п - координата п-й узловой точки. Таким образом, х _п = + птг), и все узловые точки волны перемещаются в положительном направлении оси х с одинаковыми скоростями х _п = а /к, где точка означает производную по времени. Легко видеть, что с такой же скоростью перемещаются гребни, подошвы и вообще любая фиксированная фаза волны 0 = const. Поэтому скорость х _п = а /к называют фазовой скоростью волны или скоростью движения волны. Будем обозначать её Уф, в отличие от v _x и v _z — составляющих скорости движения частиц жидкости. Так как профиль волны f = acos^v перемещается, то эту волну называют движущейся или прогрессивной.

Фазовая скорость волн в бассейне бесконечной глубины Цф = <т//с. Учитывая <т ² = дк, получаем Цф = д /к или Цф = / ^Л/(2тг). Отсюда видно, что скорость распространения прогрессивной волны в глубоком бассейне пропорциональна корню квадратному из ее длины Волны, фазовая скорость которых зависит от длины волны, называются дисперсионными, а соотношение, связывающее частоту, о и волновое число к, называется дисперсионным. Таким, образом, рассматриваемые волны f = acos^v являются дисперсионными, а соотношение <т ² = дк — дисперсионным соотношением.

Используя ср = Aexp(kz)~ sin0, <т ² = дк и а = Аад ^-1 запишем выражения для составляющих скорости движения частиц жидкости в волновом процессе: v _x = 8(р/8х = аа exp(fcz) cosO v _z = <5<p/<5z = aa exp(fcz) sinO. Следовательно, амплитуды волновых скоростей затухают с удалением от свободной поверхности (z = 0) по экспоненциальному закону [exp(fcz)] и на глубине, равной длине волны (z = —Л), в ехр(2тг) (пятьсот) раз меньше, чем на свободной поверхности. С высокой степенью точности можно считать, что волновые возмущения при Н = оо не проникают на глубины, большие длины волны, и жидкость на этих глубинах (z = —Л) находится в покое. Так, для прогрессивной волны, амплитуда которой 50 см, а длина 60 м, (т = 6,3 с), максимальные значения v _x и v _z на свободной поверхности равны 50 см/с, а на глубине 60 м - меньше 1 мм/с.

Как видно, динамическое или волновое давление pi затухает с глубиной (удалением от свободной поверхности) по тому же закону, что и волновые скорости v _x , v _z . Поэтому динамическое давление на глубине, равной длине волны в 500 раз меньше, чем на свободной поверхности. Это позволяет пренебрегать в области |z| > Л волновым давлением по сравнению с гидростатическим. Следовательно, максимальная выработка электроэнергии за счет предлагаемого изобретения будет при расположении критического сечения корпуса сопла в плоскости невозмущенной поверхности (на среднем уровне волны) или когда центр турбины располагается по центру высоты волны, между гребнем и подошвой.

Как видно из f = acos^v, положению гребня соответствует значение cosO = 1, и, следовательно, sin6 = 0. Из v _x = 8<р /8х = <z<j exp(fcz) cosO; v _z = 8<р /8z = аа exp(kz) sind находим, что при этом v _x > 0, v _z = 0, т. е. частицы жидкости в гребне движутся горизонтально в направлении распространения волны. Подошве волны отвечают значения cosd = — 1, sind = 0, при этом v _x < 0, v _z = 0, т. е. частицы жидкости в подошве движутся тоже горизонтально, но в направлении, противоположном распространению волны. Узлу волны соответствует значение cosO = 0, при этом sinO = +1. В первом случае (cosO = 0, sinO = 1; узел первого рода) частицы жидкости движутся вертикально вверх ( _х > 0, v _z = 0), во втором случае (cosO = 0; sinO = — 1; узел второго рода) частицы движутся вертикально вниз (v _x = 0, v _z < 0). Так как значения фазы 9 вдоль волны меняются непрерывно, то узлы первого и второго рода чередуются.

На фиг. 3 показаны векторы скоростей движения частиц в характерных точках волны, распространяющейся в положительном направлении оси х. Как видно, частицы жидкости в короткой прогрессивной волне (Л < Н) движутся по окружности вокруг своего положения равновесия. При этом радиусы окружностей (амплитуды колебаний) убывают с глубиной погружения частицы (h ₀ = — z ₀ ) по экспоненциальному закону [ехр(— fc/i ₀ )]. Отметим, что амплитуды колебаний частиц жидкости, лежащих на Свободной поверхности (h ₀ = 0) , равны амплитуде волны, а находящихся на глубине, равной длине волны (h ₀ = Л), составляют 0,2 % амплитуды волны.

[12] В синусоидальной волне с частотой f частицы среды совершают гармонические колебания, так что каждая частица обладает энергией Е = (1/2)/сЭ , ^г Д ^е DM - максимальное смещение (амплитуда колебаний) частицы от положения равновесия либо в продольном, либо в поперечном направлении [формула Е = -mv ² + ~кх ² = ^т макс = ^кА ² , где мы заменили А на DM]. С помощью ( = (1/2 ^к/т или Т = 2п т/к) можно выразить к через частоту: к = 4тг ² т ² . Таким образом, Е = 2n ² mf ² D ₄ . Масса т = pV, где р - плотность среды, а V - ее объем. Кроме того, V= Al, где А - площадь поперечного сечения, через которое проходит волна, а I - расстояние, которое волна проходит за время t: I = vt (здесь v - скорость волны). Таким образом, т = pV = pAl = pAvt и

Е = 2n ² pAvtf ² D^. (1)

Если рассмотреть передний фронт синусоидальной волны, подошедший к области, где волнового движения не было, то станет ясно, что Е в формуле (1) соответствует средней энергии, которая переносится волной через границу рассматриваемой области за время /. Формула (1) представляет собой важный результат, состоящий в том, что энергия, переносимая волной, пропорциональна квадрату ее амплитуды. Энергия, переносимая волной за единицу времени, - это средняя мощность Р:

Р = E/t = 2n ² pAvf ² D^. (2)

Наконец, интенсивность волны I определяется как средняя мощность, переносимая через единицу площади поверхности, перпендикулярной направлению потока энергии:

Мы видим, что интенсивность волны пропорциональна квадрату ее амплитуды.

[13] Как известно, мощность, приходящаяся на единицу площади поперечного сечения потока, т.е. удельная мощность потока, равна: p/F = pv ³ /2, где F- площадь потока, м ² ; р - плотность вещества потока, кг/м ³ ; v - скорость потока, м/с;

Р - мощность, Вт.

Для упрощённого расчёта можно принять, что с одного квадратного метра, перекрываемого турбиной за счёт ветрового потока можно снять мощность: Р = 0,22 v ³ , в связи с тем, что плотность воды превышает в среднем плотность воздуха в 775 раз, с одного квадратного метра, перекрываемого турбиной, за счёт водяного потока, можно снять мощность: Р = 162 v ³ , так как, поток воздуха или воды ускоряет специальное устройство - сопло, состоящее из конфузора и диффузора, необходимо рассчитать его параметры таким образом, чтобы оно имело минимальную площадь поверхности при максимально возможной эффективности на тот или иной диаметр турбины, установленной в критическом сечении сопла (самом узком сечении сопла).

Поперечное сечение концентратора (конфузора) может быть квадратным прямоугольным, круглым или иметь произвольную форму. В конфузоре происходит непрерывное увеличение скорости воды до наибольшей скорости на входе в турбину.

При использовании в предлагаемом изобретении корпуса сопла, захваченный водный поток, отражаясь от плоскости корпуса, перед тем как попасть на турбину ускоряется в несколько раз. После прохождения через турбину водный поток выходит через те же плоскости, но уже представляющие собой диффузор, так как пространство между этими плоскостями начинает расширяться в своём сечении.

[14] Как известно, сила сопротивления водному потоку зависит от формы тела, где тело в виде пластинки создаёт достаточно высокое сопротивление водному потоку, так как за ним образуется целая область беспорядочного вихревого движения воды, так как давление сильно падает. Сопротивление конфузоров можно значительно уменьшить, осуществив плавный переход от большего сечения к меньшему, с помощью криволинейных образующих (по дуге окружности или другой кривой), а также скруглив прямолинейные стенки конфузоров на выходе в критическое сечение, где установлена турбина. Для снижения потерь корпус сопла, изображенный на фиг. 1 , где Дн - наружный диаметр корпуса сопла, делается с криволинейными образующими Rb и RH, где Rb - внутренняя, a RH - внешняя образующая сопла и со скруглёнными радиусами г _ь и г _н определённой величины, где г _ь - радиус перехода в критическое сечение сопла, а г _н - радиус перехода между образующими согласно данных [14, стр. 250-251]. Например, при величине радиуса гь, достигающем 0,2 в отношении гь/До сопротивление можно снизить более чем в 5 раз. При дальнейшем увеличении радиуса г, трение снижается незначительно. Для дополнительного снижения трения необходимо делать скругление по радиусу г _н , например, при величине радиуса г _н достигающим 0,1 в отношении гн/До, сопротивление можно снизить более чем в четыре раза.

Определить точно сопротивления водному потоку протекающему через конфузор и диффузор достаточно проблематично, так как очень сложно вычислить потери на завихрение, сжатие (расширение), теплообмен и другие неучтённые факторы. [14] Однако, по экспериментальным и теоретическим данным, известно, что скорость воды, попадающая на турбину будет зависеть от угла сужения - расширения степени сужения-расширения п ₀ = — , где - площадь на входе в сопло, г ₀ - площадь сечения F _o водного потока в критической части сопла и относительной длины lg/До и 1ДДо, где l _g - длина диффузора, h - длина конфузора.

Например, при значительном увеличении степени сужения конфузора более 20, начинает уменьшаться расход воды, проходящий через конфузор, то есть становится не эффективно делать слишком большую степень сужения. Согласно данным [14, стр. 209, таблицы 5-1], для конических диффузоров, к которым относится конструкция корпуса сопла, оптимальная степень расширения находится в пределах 6-НО. Для волновой станции отношение 1о/До, где 1о - длина критической части сопла, можно считать равным нулю, следовательно С - коэффициент сопротивления диффузора будет незначительным.

[14] При подборе степени сужения конфузора и расширения диффузора, необходимо пользоваться опытными данными, согласно которым, с учетом максимального захвата площади потока воды, оптимальная степень сужения и расширения по верхнему значению принимается равной десяти. С учетом того, что это значение получено для идеальных условий эксперимента и течения потока движущегося вдоль оси сопла, то применительно к поверхностной волне, движущейся по окружности это значение можно увеличить в два три раза,. Таким образом оптимальная степень сужения -расширения для волновой станции будет находиться в пределах от 10 до 30. [14] Условия протекания потока в коротких диффузорах (с большими углами расширения) могут быть значительно улучшены, а сопротивление уменьшено, если предупредить в них отрыв потока или ослабить вихреобразование. К основным мероприятиям, способствующим улучшению течения в конфузорах-диффузорах относятся: сдувание пограничного слоя; установка направляющих лопаток (дефлекторов) и разделительных стенок. Для снижения сопротивления потоку на волновой электростанции, помимо применения скруглений предусмотрены стационарные лопатки направляющего и выправляющего аппарата, которые выполняют функцию конструкции удерживающей турбину с генератором и одновременно функцию стабилизаторов водного потока.

[14] Солгано данным оптимальный угол для конфузора, образованный между плоскостями лопастей направляющего аппарата, находится в пределах от 5 до 40°, тогда как для диффузора в пределах от 4 до 14°. С учётом того, что в данном случае, при смене направления воды диффузор меняется на конфузор и наоборот, целесообразно выбирать общий угол, исходя из перекрывающегося диапазона от 5 до 14°. Следовательно, количество лопаток направляющего и выправляющего стационарного аппарата, будет находиться в пределах от 25 до 72 лопаток с каждой стороны сопла.

С учётом оптимизации конструкции с экономической точки зрения, а именно уменьшения расхода материала на строительство корпуса сопла, необходимо стремиться к максимально возможно большому углу > изображенному на фиг. 1. Для этого необходимо знать реальное соотношение высоты волны к ее длине. Приемлемая степень сужения конфузора может находиться в пределах от 10 до 30, оптимальная степень сужения 20. Для малых скоростей воды, наиболее выгодно применять наибольшую степень сужения, например в пределах от 20 до 30, которая позволяет, довести скорость воды до той, которая производит максимальную мощность. Для сильных водных потоков, так же выгодно применять наибольшую степень сужения, так как за счёт этого происходит регулировка потока. Слишком сильно сужающийся конфузор, при сильных волнах не позволит через себя пропускать большой расход воды, тем самым, предохраняя турбину от разрушений. То есть происходит выравнивание вращения турбины, не смотря на значительные колебания скоростей водных потоков.

Принимая во внимание, что частицы воды двигаются в поверхностной волне по окружности, необходимо наклонять корпус сопла относительно горизонта на встречу распространения волны на угол у, что изображено на фиг. 3, где наклон корпуса сопла 1 позволяет более эффективно производить захват потока частиц воды движущейся по окружности. Частицы воды, в гребне набирающие максимальную скорость по горизонтальному направлению в большем объеме будут улавливаться верхней плоскостью корпуса сопла наклонно расположенному к потоку под углом у, а частицы воды в подошве волны будут более эффективно заходить в нижнюю часть корпуса сопла, плоскость которого будет так же наклонена к этому потоку.

Волнообразное движение поверхности жидкости, где частицы движутся по окружности, должно использоваться для максимального захвата ускоренных частиц корпусом сопла, для направления ускоренного потока на лопасти турбины. На фиг. 3 показано расположение корпуса сопла 1 на грунте 2, за счет штанг 3, которые изменяя длину, позволяют устанавливать любую величину угла у в любом направлении по плоскости.

Наибольшие размеры поверхностных волн в открытом океане встречаются в южном полушарии, где сплошное водное кольцо охватывает землю, и где суша не стесняет волнения. В этой области наблюдались волны до 400 м длины и до 12 м высоты, с периодами до 18 сек. И скоростью распространения до 15 м в секунду. Средними показателями океанских волн можно считать длину 90 м, скорость 13,5 м/с, высоту 3,5 м и период 7 сек. На практике за счет пересечения по направлениям различных волн, общая длина волны уменьшается, следовательно, расчет габаритов станции и угла > необходимо производить с учетом реальных волн. Средняя длина волны, например, в Черном море 18 м, где средняя высота волны достигает 1,25 м, период 4 секунды со скоростью распространения 4,5 м/с. Следовательно, диаметр корпуса сопла волновой электростанции не может превышать половину длины волны, то есть диаметр 9 м, так как станция, работая на вертикальных волнах, не должна захватывать волны, идущие по вертикали в противоход друг другу. По высоте корпус сопла не может превышать высоту волны 1,25 м, так как с увеличением габаритов корпуса по высоте увеличивается глубина его погружения, где скорость движения частиц уменьшается. Напротив, если не глубоко погружать высокогабаритный корпус, то не будет производиться захвата верхних ускоренных по горизонтали слоев воды. Следовательно, при диаметре станции в 9 м и высоте корпуса сопла 1,25 м, угол сужения-рассширения > будет равен 165°. С учетом того, что меньшие по длине волны могут образоваться чаще по среднегодовому количеству дней, примем диаметр станции равным 4,5 м, высотой 1,25 м, где > равно 149°. Кунфузор-диффузорное сопло такого диаметра будет захватывать площадь воды равную 16 м ² . При коэфициенте сужения-рассширения 10 площадь сечения в критической части сопла, где установлена турбина будет 1,6 м ² , то есть диаметр критической части сопла будет равен 1,43 м, где с учетом площади занимаемой турбиной, коэффициент сужения- рассширения будет равен 20. В узкой части сопла, при волне высотой 1,25 м, поток достигает скорости равной 10 м/с, за счет этого вырабатываемая мощность с одного метра квадратного составит:

W = 162 X V ⁵ = 1162 х 10 ³ = 1162 кВт.

Следовательно, с проходной площадью для воды 0,8 м ² , турбина теоретически будет вырабатывать 130 кВт. Для турбины Уэльса, где КПД равен 55 %, реальная выработка составит 72 кВт, для турбины Бабенцова И.А., где КПД 87 %, выработка составит 113 кВт.

Как известно, Чёрное море является внутренним, поэтому оно не может производить волны большей высоты. Для волн, производимых в океанах южного полушария, средние показатели находятся в пределах, где длина волны составляет 36 м, высота волны 3,5 м, период 6 сек и скорость распространения 6 м/с. Высота корпуса сопла по вертикали для этой станции может быть в пределах до 3,5 м. Диаметр сопла для волновой станции южного полушария, возможно, делать в пределах 18 м, при этом вода будет захватываться с площади 250 м ² .

При коэффициенте сужения-рассширения 10 площадь самой узкой части сопла составит 25 м ² , диаметром 5,6 м. Волна высотой 3,5 м с периодом 6 сек, будет двигаться по вертикали с максимальной скоростью 1,2 м/с. Максимальная скорость водного потока в узкой части сопла при коэффициенте сужения-рассширения 20 составит 24 м/с. С одного метра квадратного в узкой части сопла станция будет вырабатывать мощность равную: W = 162* V ³ = 162 х 24 ³ = 2240 кВт

Площадь для прохода воды в узкой части сопла, где установлена турбина составляет 12,5 м ² , следовательно теоретически станция будет вырабатывать мощность равную 28 МВт, но при КПД 55 % это составит 15 МВт, а при КПД 87 % составит 24 МВт.

Конструкция предлагаемой волновой станции может быть выполнена с массивным корпусом и установлена на грунте в заданном положении без регулировки по высоте относительно грунта, например, если корпус и опоры представляют из себя железобетонную конструкцию. Таким образом, если не перемещать в пространстве волновую станцию, которая будет выполнена без дополнительных подъемно-наклонных механизмов, возможна установка ее в качестве опоры, такой как волнорез, мост или дорога над водой. Например, данные стационарные конструкции волновых электростанций, выполненные из железобетона и установленные в линию, могут выполнять функции волнорезов, защищая прибрежную линию. Корпус одной станции на поверхности, который тяжелей воды и удерживается на грунте за счет жестких стоек без регулировки положения, будет сопряжён с корпусом другой станции, при этом выполняя функции моста и дороги по которой движется транспорт с электроприводом. Данная конструкция волновой станции, совмещающая функции дорожного моста, будет особенно актуальной для эксплуатации электромобилей, в экологически чистых зонах, таких как Черноморское, Каспийское или Балтийское побережье.

На фиг.4 показан вариант глубоководного моста, совмещенного с волновыми электростанциями, где корпус сопла 1 установлен в линию на штангах 3 и шарнирах 13, которые вверху закреплены с полотном дороги 20, а внизу с трубопроводом 21, состоящего из секций. Внутри трубопровода проходит коммуникационная линия 22, по которой проведены электрокабеля для передачи электроэнергии. При выработке электроэнергии волновыми электростанциями, возможно, организовать производство опресненной воды или водорода, которые будут транспортироваться по коммуникационной линии 22.

Трубопровод 21 служит опорой для волновых станций и полотна дороги 20 и удерживается на плаву за счет выталкивающей архимедовой силы и за счет тросов 23, проходящих через верхние петли 24 и нижние петли 25, закрепленные на якорях 26. Внутренняя часть полости трубопровода 21 имеет объем наполняемый воздухом, который способен удерживать на плаву всю конструкцию, включая волновые электростанции и полотно дороги. Трубопровод во внутренних морях находится на глубине 5^-10 м от уровня моря, где не подвергается воздействию поверхностной волны, что позволяет строить морские дороги, не устанавливая длинные сваи на больших глубинах. Предлагаемую конструкцию дороги, возможно, использовать, например, в Чёрном море для соединения аэропорта Адлер и морского порта Сочи, где по прямой всего 20 км. За счет строительства морской дороги, возможно, значительно разгрузить наземную трассу, снизить волновую нагрузку на берег и произвести очистку мусора. Морская дорога шириной 10 м, по которой будет размещена линия из волновых станций, на волне высотой 2 м будет вырабатывать мощность, примерно 1 МВт на 10 м длины или 100 МВт на 1 км дороги. Следовательно, дорога длиной 20 км способна вырабатывать 2 ГВт электроэнергии.

Для прохода кораблей в начале и конце дороги с полотном дороги 20, изображенной на фиг. 5, участок для прохода судна раскрывается с двух сторон, за счет разводных плавучих секций 27. Две секции 27 с волновыми станциями и трубопроводом расходятся в разные стороны, освобождая пространство для прохода кораблей по схеме плавучего разводного моста. Частота разведения дорожного полотна будет зависеть от накопления определенного количества морских судов. На фиг. 5 показано сразу два полотна дороги, где одно полотно работает на проезд наземного транспорта, а другое разведено для прохода морского транспорта, который заходя между дорогами, далее проходит или выходит когда одно дорожное полотно закрывается, а другое открывается.

Предлагаемая схема строительства волновых электростанций с плавной дорогой может применяться, например, для соединения Европы с Африкой в зоне Г ибралтарского пролива, где глубина пролива достигает одного километра. По данной схеме, возможно, строительство дороги из Крыма в Турцию или из России в Иран по Каспийскому морю. Схема строительства волновых электростанций и дорожных покрытий может одновременно выполнять функцию газовых, нефтяных и химических трубопроводов, которые могут размещаться в транспортной линии расположенной внутри воздушного трубопровода, где энергия для перекачки органической химии используется от волновых электростанций. Энергия, вырабатываемая волновой электростанцией, используется для откачки и накачки воздухом или водой трубопровода, удерживающего полотно дороги, что позволяет всю конструкцию опускать на глубину для избегания штормового воздействия на конструкцию или для освобождения пространства для прохода кораблей.

Следовательно, данное изобретение может быть полезно для широкого внедрения в народном хозяйстве.