ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Плита в качестве приемника энергии волн из "Энергия океана" Движение жидкости, вызываемое колебаниями тонкой вертикальной пластины, относится к числу немногочисленных водно-волновых проблем, которые допускают решение в явной форме. В 1976 г., почти 100 лет спустя после создания установки в Ошен-Грове, английский ученый Д. Ивенс теоретически рассмотрел работу тонкой вертикальной пластины в качестве приемника энергии поверхностных волн. Под действием приходящих волн пластина вынуждена качаться относительно горизонтальной оси, расположенной на уровне поверхности спокойного моря. Нижний край пластины погружен на определенную глубину (а), ее величина является радиусом качания пластины относительно горизонтальной оси. [c.43] Максимальное значение КПД определяется выражением =1— . [c.44] Это выражение позволяет оценить важность асимметрии в конструкции колеблющегося тела. Если оно в режиме генерации волн вызывает на поверхности воды одинаковые цуги волн вправо и влево от точки их возникновения, то 1А 1= 1А I, 8=0,5, максимальное значение КПД не выше 50%, как в рассматриваемом случае применения тонкой симметричной пластины в качестве приемника энергии волн. Если же колеблющееся тело имеет несим-м етричную форму, возможно, что А будет значительно больше А I и отношение этих двух величин будет значительно больше единицы, следовательно, коэффициент 8 станет меньше 0,5, благодаря чему КПД преобразователя возрастет. [c.44] На рис. 4 приведено полученное Ивенсом семейство кривых, показывающих зависимость КПД приемника энергии волн в виде пластины от безразмерного волнового числа V при разных значениях Vд. Кривые рассчитаны для т =0, т. е. для бесконечно тонкой колеблющейся пластины, когда ее собственная масса равна нулю. Интересна кривая для Vд=0,5 она имеет два максимума при v=0,6 и v= ,8, где КПД достигает почти 50 %, а в интервале волновых чисел v=0,4 — 2,6 КПД имеет значение, превышающее 0,4, т. е. более 40 %. Хороших результатов следует также ожидать от пластины, имеющей волновое число Vд в пределах 0,5—0,7. Например, пластина длино11 20 м при Vд=0,5 будет иметь эффективность свыше 40 % при любой длине волны в пределах 50 м — 300 м. В лабораторных условиях подобный КПД возможен для пластины длиной 15 СД1 и длине волны от 40 до 160 см. [c.44] Сравнение семейств этих кривых показывает влияние возрастания инерции колеблющейся пластины. Ширина полосы эффективности по уровню КПД около 0,4 сокра тилась до диапазона v=0,42—1,62 второй максимум исчез. Оптимальное значение Vg возросло и стало близко, видимо, к значению Vд=l,2, обеспечивающему получение КПД выше 0,4 в пределах v=0,6—1,6. Для пластины длиной 20 м КПД выше 40 % при пг =0,5 возможен для волн длиной 80—200 м. [c.45] Приведенные сообраи ения позволяют заключить, что механический приемник энергии поверхностных волн в виде тонкой плиты, колеблющейся вокруг горизонтальной оси, можно с успехом использовать для преобразования энергии волн. С помощью колеблющейся плиты или пластины можно построить простую и достаточно эффективную установку не только для накачивания воды, но и для преобразования энергии волн в электрическую энергию. [c.46] Фарадей открыл закон электромагнитной индукции с помощью постоянного магнита в виде стержня, который он вводил (рукой) в катушку с медной проволокой. При каждом вводе или выводе магнита в катушку на ко1щах ее обмотки наблюдалось возникновение электрического напряжения. Согласно закону электромагнитной индукции, величина возникающей электродвижущей силы прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока через катушку п числу витков катушки. [c.46] Грамм не мог вращать магнит, поскольку 100 лет назад магниты должны были быть достаточно длинными. Теперь же новейшие магниты (типа РЗМ ) хорошо работают только при малой длине, поэтому конструктивно их просто привести во вращение. Речь идет преимущественно об электрических машинах малой мощности, к гда желательно избежать применения коллектора или контактных колец. Это важно для машин, длительно работающих в тяжелых условиях эксплуатации, без частых осмотров и своевременной профилактики, например велогенераторов, генераторов для тракторов и т. п. Для волновых энергетических установок также удобнее бесконтактные генераторы, особенно для установок в открытом море. [c.47] Можно по-разному выполнить преобразователь для работы в колебательном режиме. Схема одного из простейших (макета) изображена на рис. 5. Приемником энергии волн здесь служит тонкая плоская плита (пластина) 1, в которую ударяют набегающие волны. Под давлением волн плита совершает колебания относительно горизонтальной оси 2. Ось может вращаться в подшипниках 3. До сих пор это устройство очень походило на первую волноэнергетическую установку в Ошен-Грове. Однако дальше начинаются серьезные различия. [c.48] Колебания плиты с помощью штанги 4 передаются не поршню гидравлического насоса, а генератору электрической энергии. Он размещен подальше от поверхности воды, поэтому потребовалась достаточно длинная штанга. Нижний конец штанги болтами скреплен с плитой, а на ее верхнем конце укреплена перемычка (ярмо) 5 из трансформаторного железа с двумя магнитами 6. Перемычка с магнитами является существенной частью колебательного генератора, она соответствует ротору или якорю в обычном генераторе. Неподвижная часть генератора (статор) состоит из магнитопровода 7 П-образной формы, собранного из полосок тонкого трансформаторного железа. Применение трансформаторного железа для магнитопровода и перемычки необходимо для уменьшения потерь на вихревые токи. На вертикальных стержнях (частях) магнитопровода насажены две катушки 8, каждая имеет по 400 витков толстого медного изолированного провода. Катушки соединены последовательно и включены на общую нагрузку. Вся конструкция связана сварной рамой 9 из угловой стали (на ней укреплены и два подшипника скольжения, поддерн ивающие ось), которая крепится к причалу. [c.48] Вернуться к основной статье