1598005375-fdca24712b4dd3cd0f1922045b94d243 (811202), страница 31
Текст из файла (страница 31)
За этот период преобразователи должны выдержать примерно 10' циклов волнового нагружения различной интенсивности. Предполагалось, что масса корпуса одного сооружения составит 13500 т, мощность генератора — примерно 2000 кВт. Для нормального темпа ввода такой станции в эксплуатацию необходимо было бы выпускать в год не менее 60 плотов. Сейчас работы над проектом прекращены: он признан неэффективным. Аналогом системы С. Солтера является преобразователь типа «моллюске Длинная горизонтальная ось «утки» заменена в «моллюске» прямоугольной секцией, в которой под действием нолн колеблются вертикально установленные пластины, сжимающие гибкий рукав, заполненный воздухом.
Сжатый. воздух приводит в движение турбину, размещенную внутри конструкции. КПД преобразования таких вращающихся пластин определен теоретически и составляет 50»/а )49). Именно этот тив преобразователя выдвинули сейчас на одно из первых мест. Если «утка» и плот относятся к преобразователям, использующим изменение наклона волновой поверхности, то преобразователь типа «бристольскнй цилиндр» — скорее к группе устройств, работающих под действием скоростного навора в волне.
В этом преобразователе цилиндрическое тело, имеющее среднюю плотность О,б — 0,8 т)м', колеблется в волне, совершая движение по эллиптической траектории и приводя в действие гидравлические насосы. Одно из преимуществ идеи «бристольского цилиндра» то, что после настройки на оптимальную частоту он не отражает энергию других частот, а дает ей возможность распространяться далее, где ее могут поглотить другие преобразователи, например цилиндры с другой частотой 149).
Из других преобразователей с качающимся элементом (элементами) необходимо отметить разчичные варианты аттенюаторов типа «гибкий рукав», устанавливаемых таким образом, чтобы энергия волны передавалась к упругим элементам устройств по мере прохождения волны, Одним из наиболее известных устройств 142 этого типа является «гибкий рукав», разработанный профессором Ланкастерского университета М. Д. Френчем. В этом рукаве энергия накапливается вдоль него за счет деформации гибких резиновых секций, последовательно перекачивающих воздух в турбину, размещенную в центре.
Такие устройства могут оказаться наиболее широкополосными, причем полоса рабочих частот увеличивается с увеличением длины, если только в конструкцию не заложено каких-либо ограничений движения. Отечественная конструкция такого типа разработана, например И. И. Пятницким ". Она представляет собой гибкий металлический рукав из отдельных секций, выполненных из спльфонов, наполовину заполненных трансформаторным маслом, со встроенными турбинами, подключенными к электрогенераторам. При изменении положения гибких секций масло перетекает из верхних в нижние, приводя в движение турбины.
$6.4. Точечные преобразоаателн Для того чтобы считать устройство точечным преобразователем, вовсе не важно, какой принцип лежит в основе его работы. Достаточно, чтобы длина н ширина устройства были значительно меньше дчины волны и чтобы эффективность работы его либо принципиально не зависела от направления движения волн, либо устройство мо~ло самостоятельно отслеживать изменение этого направления и переориентироваться в пространстве.
Особенный интерес к точечным преобразователям связан с тем, что они не только 'могут обладать достаточно высокими КПД преобразования, использоваться как в одиночку, так н совместно, образуя целые энергосистемы, но и с тем, что они собирают энергию с участка фронта волны, превышающего пх линейные размеры и могут применяться в качестве волнозащитных устройств.
Чтобы точечный преобразователь был достаточно эффективным, движение его поглощающего элемента должно быть согласовано с движением водной поверхности. Этот элемент должен быть непременно подключен к демпфнрующей системе, извлекающей полезную мощность, а механические характеристики устройства должны перестраиваться при изменении волновых условий (43). В общем случае для системы типа точечного цилиндрического буя уравнение движения может быть записано в виде (т+ а)г+(Ь,+ Ь,+ Ь,+ Ь,)4+рй~ 4 з Р(1), (6.1) где а — присоединенная масса жидкости, кг; »1 — диаметр; г' (1)— сила, создаваемая волнами; д — гравитационная постоянная; т— масса; Ь,— потери энергии иа преобразование в полезную; Ь,— ' А. с.
№ 859670 (СССР), 1981 г. 143 145 144 16 Заказ 22 202 потери на отражение; Ьп — потери на вязкое трение; Ь,— потери на тепло, выделяющееся в электрической цепи; з, т, т' — перемещение в волне, скорость и ускорение соответственно; р — плотность морской воды [69). В этом выражении коэффициенты, опи-. сывающие различные потери энерпш, являются функциями частоты колебаний. Если для простоты заменить такой буй эквивалентным 'электрическим генератором с нагрузкой, то об оптимизации его характеристик можно говорить в случае равенства внутреннего сопротивления такого генератора внешнему сопротивлению сети, Рис.
6.6. Индукционные волновые генераторы в виде точечных буев: а — качающийся буй; б — неподвижный буй с линейным индукционным генератором. ! — пппзаапк 2 — ппсгпкпкзы кзшшт, 2 — катушка в которой расходуется производимая энергия. Так как полезная мощность, вырабатываемая устройством, есть не что иное как <Р;>=Ь.(Я (здссь Π— означает усреднение по времени), то условием выработки максимальной полезной мощности будет выражение Ь. = Ь, + Ь„+ Ь,.
(6.2) Причем, как показано в указанной выше работе на примере линейного индуктивного генератора (рпс. 6.6), имеющего М витков провода в катушках, магнитную индукцию В, полную длину провода 1 п полное сопротивление электрической цепи Йь при полной электрической мощности (Р '> — Мзда(2 (й'>~йь (6.3) полное сопротивление цепи Нг может быть найдено как Л,=(Ь,+Ь,+ Ь,У(И ВЧ), (6.4) а собственное сопротивление цепи генератора )с,= (У2Няге)/Ьс. Обычно точечные преобразователи являются устройствами, имеющими характерные рабочие частоты. Если такое устройство рассчитано для работы при определенной доминирующей частоте волн, то эффективность его падает при изменении волновых условий.
При настройке в резонанс с падающей волной, наоборот, происходит увеличение волновой энергии, выделяющейся на преобразователе. Такая настройка производится за счет изменения механических (воздействие на величину Ьг) и электрических характеристик Ь„. В первом случае для устройств, колеблющихся вдоль вертикальной оси (различного вида буи), рекомендуют изменение массы за счет заполнения балластных цистерн, а для устройств с вращающимися элементами («утка»ч плот) — моментов инерции путем изменения распределения масс. В последнем случае может, кроме того, быть изменено передаточное число привода электрогенератора, индуктивность, емкость п сопротивление электрических цепей генераторов. А. А.
Сидоренко [21], например, выведено следующее условие резонанса для преобразователя типа плота с качающейся секцией (см. рис. 6.6, а); Это выражение связывает высоту волны Н, ее длину Х и период Т с максимальным углом поворота воспринимающей энергию волн секции грш ее моментом инерции 1, передаточным числом редуктора Ь и параметрами генератора — числом витков обмотки Аг, индуктпвностью Е, емкостью С, величиной максимального магнитного потока через сечение обмотки Ф и полным сопротивлением электрической цепи Р.
Варьируя емкостью, сопротивлением и моментом инерции, ' в такой системе можно добиться выделения максимальной мощности па нагрузке при изменении параметров волн в определенном диапазоне. Такой же принцип регулирования параметров позволяет вывести систему из резонанса (снизить добротность колебательного контура) в случае превышении расчетного значения энергии волн. К вопросу об оптимизации точечного преобразователя можно подойти и с другой стороны.
Будал и Фолнс [43) считают, например, что наиболее эффективно для преобразователя типа сферического поплавка использовать принцип управляемого движении Они исходят из того, что абсорбция энергии буем полностью определяется параметрами волн и движением самого буя. Предоставленный сам себе (неуправляемый) буй из-за инерционности колеблется с некоторым запаздыванием по фазе относительно волны. В идеальном случае (для извлечения максимальной мощности из волны) он должен бы был иметь закон движения, показанный на рис.
6.7, с максимумом смещения, соответствующим наибольшей скорости перемещения волновой поверхности. Вследствие несогласованности движений свободно плавающего тела с движением волновой поверхности волна как бы сама уменьшает амплитуду его колебаний. Вудал и Фолис предложили чрезвычайио простой способ управления движением: принудительно останавливать подъем и опускание буя в определенные момеиты движеипя. В этом случае удается получить практически полное согласование периода движения волны и периода колебаний буя.
Кривая 3 иа рис. 6.7 описывает такое движение с фиксацией в течение управляемого интервала времени. В этом случае сила, действующая иа Рис. 8.8. Вариант конструкции точечного буи Будала — Фолиса 1431. Рис. 8.7. Оптимизации движении вертикально колеблющегося поплавка. ! — нанравляющая штанга; 2 — поплавок с механизмами преобразования энергии кодебаний в электрическую;  — полвижимй кабелю !— соелннвтедьная коробка:  — кабельная петля; б.- полдергкнвающий поплавок; у — якорь-свая; В— якорньй трос вспомогательного поплавка; р -- аспомогательнмй по- плавок ! — перемещение водной но. верхности; 2 — перемещение свободного поплавка, В -- переиегиение управляемого по- плавка тело, всегда оказывается в фазе с волной, поэтому буй только получает энергию от волны во все время движения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
