1598005429-afd80cdf49ba7e5f6ece6b974d8fd3c4 (811213), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Для этой цели необходимы преобразователи иного типа, нежели «петля» или «плот». ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ В пневматических преобразователях энергия волн трансформируется в энергию воздушного потока, который используется для работы пневматического турбогенератора.
Поскольку волновые скорости обычно малы, при подобном .преобразовании одновременно принимаются меры к увеличению скорости воздушного потока. Для достижения этой цели соответственно уменьшается площадь поперечного сечения воздушного подводящего трубопровода. Пневматический принцип преобразования энергии волн подкупаетсвоим изяществом. Он хорош еще и тем, что освобождает от гидравлических ударов хрупкие детали турбогенераторов. В настоящее время известно несколько конструкций пневматических преобразователей, сущест" Там же, с. 72. с:лсют.й сгсегфы' Рнс. 12.
Пневматический нреобразоеатель енергии поверхностных волн и зыби К. Э. Циолковского а — лреоб»а«с»атель с нес«окон. б — с»косая ус«ляояна венно отличающихся друг от друга. Ниже рассматриваются основные типы пневматических преобрааователей отечественных и аарубежных авторов. Идея пневматического преобразования энергии волн с целью получения полезной работы была высказана К. В. Циолковским в 1935 г.ге Вот что он писал 50 лет назад: «...Действие мотора основано на том, что в сосуде с крышкой, но без дна, или в кессоне, погруженном в волны, давление на воздух в нем то увеличивается, то уменьшается, — конечно, при волнении.
На рис. 12 наглядно изображен такой прибор. Когда давление увеличивается, воздух в сосуде сжимается, поднимает левый клапан, закрывает правый и устремляется в подобие паровой машины нли турбины (только работает не пар, а воздух). Когда же давление ослабевает, и Циолковский К. Э. Волнолом и извлечение энергии иа морских волн. — Вести.
знаний, 1935, йй 4, с. 298 — 300. Цкт. по: 4'иола«вский К. Э. Собр. соч. М.: Наука, 1984, т. 4, с. 363 (в работе Циолковский ссылается на волновой двигатель особого типа, предложенный ннженерои Вкииерои, но без указания места его публикации). 77 тб< воздух в кессоне разрежается, левый клапан запирается, а правый открывается, и воздух из левой части приоора перегоняется в разреженное справа пространство. Тот же воздух машины циркулирует через воздушный мотор, извлекая работу из энергии волн. Процент использования этой энергии может быть невелик, но ведь волнение не только ничего не стоит, но даже вредно, и желательным является дан<с малое ослабление его. Регулировка п равномерность действия мотора достигается наличием воздушных резервуаров, соединенных с иравымн и левымп трубами.
Можно упростить снаряд — обойтись без разрея<ении, отбросив правую половину его. Оба клапана остаются, но правый выходит прямо в воздух. Действие такой маиишы будет слабее. Если она на берегу, то ослабит разру<пение, производимое волнами. Как береговой прибор оиа удобна, так как воздушные трубы мон<нотпроводить далеко от воды.
Если же приборы этп находятся на пекотором расстоянии от берега, на моле илп на особых судах-плотах, то они как искусственная гавань служат и для охраны от волнения. В таком случае сатш суда должны иметь кессоны, в которых сжимается воздух». Предложение К. Э.Циолковскогоне было реализовано н свое время. Однако некоторые современные пневматические преобразователи по своей схеме весьма похожи на описакную Циолковским. Один из ее недостатков заключается в применении двух клапанов, что вызывает потери энергии воздушной струи. Резкие повороты в направлении движения возду<пи иго потока также способствуют потери энергии.
Более совершенной является конструкция пневматического преобразователя, предложенного в 70-х годах советским изобретателем И. А. Бабинцевь<м. Пневматический преобразователь Бабинцева не имеет клапанов. Для обеспечения постоянства направления вращения ротора турбины при переменном направлении воздушного потока используются два направляющих аппарата, выполненные зеркально-симметричными относительно плоскости вращения рабочего колеса турбины. Общий вид пневматического преобразователя конструкции И. А. Бабинцева представлен на рис.
13. Преобразователь представляет собой буй, разделенный внутри на три части. Воздушная камера по оси буя — труба, открытая снизу. Под действием проходящих волн в ней колеблется водяной столб, вызыва<ощий соотвегствующие колебания Рнс. 13. Пневматический преобразователь И. А. Бабинцева и схема нрохождення воздуха через турбину давления воздуха в ее верхной части.
К фланцу воздушнои камеры прикреплена воздухоподводящая труба, на верхнем фланца которой укреплен кожух пневматической турбины, В верхней части кожуха раамещен синхронный электрический генератор, ось которогс соединена с осью турбины. Мех<ду генератором и ци<шндрической стенкой общего (турбинь< и генератора) корпуса имеется кольцевой канал, позволяющий воздуху из камер»< выходить н атмосферу при подъеме воды илн, наоборот, засасываться из атмосферы во время понижения уровня.
В верхней части корпуса смонтированы выпрямитель и стабилизатор напряжения, связанные кабелем с аккумулятором, установленным в верхнем герметичном отсеке буя. Друго б . Д гой каоель служит дли питания огней буи. Наиболь . и о и. интерес представляет схема движения воздушного потока через рабочее колесо турбины, Направляющие аппараты имеют зеркальную симметрию б к относительно плоскости вращения рабочего кол с т ро колеса турины, которое помещено между ними (сплошные стрелки на рисунке указывают двип«ение воздушного потока чере: турбину в прямом направлении, а пунктирные — в обратном).
Изобретатель так описывает работу своего преобразователя: «При движении волн по водной поверхности буй совершает периодические колебания с вертикальными перемещениями всего корпуса. При атом воздух в возд шной камере буя также периодически сжимается или разрежается. В соответствии с измонениями давления воздух пз воздушной камеры буя илп вытесняется в атмосферу, илп всасывается пз атмосферы в воздушную каме б че ез т б р урбину и направляющие аппараты. Независимо от направления движения воздушного потока он оказывает динамическое давление на лопатки турбины в одном направлении, что и обеспечивает неизменное направление вращения рабочего колеса турбины». В этом состоит И. А.
Б б важнейшая особенность конструкции преобр а инцева. разователя П ри изменениях направления воздушного потока через турбину его скорость проходит через нуль. В это время вращение пневматического турбогенератора поддерживается за счет кинетической энергии, запасенпой в маховике, сидящем на общем валу с турбогенератором. Надле . выбо ом с р м суммарного момента инерции вращающихся ч— длежащим ст й е" колебания скорости вращения можно свестн к бхся ча- ( хо м. ди ому минимуму. Этон же цели служит блок стаоили- нкнеозатора напряжения и аккумулятор.
Но главное назначение последнего — обеспечение энергетических потребностей уя в штилевую погоду, когда нет волн и турбогенератор не работает. Волновые энергетические установки системы И. А. Бабинцева выпускаются двух типов — ВЭМУ-6 и ВЭМУ-12 одинаковых габаритов: турбогенератор 280 Х 280 Х 210 мм, блок выпрямленна и стабилизации 360 Х 206 Х 150 мм, контейнер с аккумуляторами 345 Х255Х1012 мм. Время работы установок без обслуживания 180 суток. Их техническая характеристика приведена ниже: Н покяеетеяя Вэму-а взпуомкяальпое выпрямленное напряженна, В 6,3 12,6 лз Кол»баяна напряжения, В +0,63 +1,26 ЧЬ 10 5 3000 Выходная мощность, Вт 20 Рабочий дпапааоя оборотов вала турбогенератора, тыс, оопмяп 1 —;3 Емкость аккумуляторной батареи, Ач 125 Высота волны, пря которой пачняается яарядка аккумулятора, м 0,2 0,3 Общая масса уотаповкв, кг 105 360 а том числе турбогенератора 10 блока выпрямлении и стабплпаапнп контейнеров о аккумуляторамв Обе модификации рассчитаны на работу при следующих погодных условиях: скорость ветра — до 50 м/с, наклон буя от вертикали — до +10 ', допустимые колебания температуры окружаюгцей среды — в пределах от — 30 до +40 'С, относительная влап»ность воздуха — до 95+3%.
Преобразователи описанного типа предназначены для питания навигационных огней и аппаратуры радиомаяков. Онп также могут быть применены для энергоснабжения гидрометеор логических постов, радиорелейных линий связи, для катодной защиты от коррозии трубопроводов н подводных стальных сооружений. Прп некотором увеличении мощности подобные установки найдут и много других полезных применений, начиная от опреснения воды и кончая питанием устройств бытового назначения.
В настоящее время в мире насчитывается около 700 навигационных буев, энергетические потребности которых обеспечиваются маломощными пневматическими преобразователями. Пневматические преобразователи энергия морских волн первыми начали работать на морских просторах в интересах обеспечения безопасности мореплавания. Мощность энергетической установки каждого навигационного оуя обычно не превосходит 25 — 30 Вт.
Несколько сот подобных буев, известных под общим названием «МАТС» («система для наблюдений в море»), построено в Японии. Изготовляются два типа подобных установок: один — для приыенения на плавучих навигационных буях, второй — стационарный, для маяков. Принцип действия к механизмы для обоих типов одинаковы, разница лишь в незначительных конструктивных особенностях, вызванных способом использования. Оощий вид плавучего навигационного оуя японской системы представлен на рпс. 14 в двух положениях— на гребне волны и в ее ложбине. Хорошо видна центральная труба,' соответствующая воздушной камере в кои- Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
