1598005429-afd80cdf49ba7e5f6ece6b974d8fd3c4 (811213), страница 7

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 7)

Вся современная электротехника основана на преобразовании механической энергии в электрическую с помощью генерал оров переменного тона (нлп динамомашин). Их действие основано на законе электРомашситной ипдукции, открытом с1>арадеелс. Этот закон гласит, что индуктируемая электродвижущая сила пропорцнояалс,яа гко- з Пьезоэлектрическая модуль — размерный коэффициент, связывающий количество выделенного электричества с силой давления на пьеаокрвстала.

Рости изменения магнитного потока. Согласно закону электромагнитной индукции ротор (якоРь) электрической машины должен быстро вращаться (со скоростью тысяч оборотов в минуту). Только тогда можно получить достаточно большую мощность. Но ветрозь>е волны и зыбь в морях и океанах имеют низкую частоту колебаний, они относятся к инфраззуковому диапазону — одно полное колебание совершается за несколько секунд.

Обычно их период — не менее 3 — 4 с, например, для Черного моря, и до 10 — 20 с на просторах океана. Соответственно малы и колебательные скорости. Если ось того или иного приемника энергии волн (например, плиты) соединить с ротором генератора алектрпческой анергии согласно схеме 11, то ротор будет совершать медленные колебания то в одну, то в другую сторону. Снимаемая электрическая мощность будет ничтожно мала. Очевидно, в данном случае, т. е. при медленных колебательных движениях пластины и ее оси, нельзя применять стандартный генератор.

Надо использовать другой, который мог бы удовлетворительно работать в режиме колебаний. Тогда можно будет получить мощность в несколько ватт, что достаточно для некоторых целей, например, для питания энергией небольшого навигационного буя. По схеме 11 можно получить и значительно болыпусо мощность, если использовать новейшие мощные магниты на основе редких земель. А почел>у бы не поставить редуктор между осью медленно колеблющегося механического приемника энергии волн и валом генератора электрической энергии (разумеется, речь идот о повышающем редукторе), чтобы он увеличивал число оборотов вала генератора до необходимой величины.

Плюс, конечно, простейший механнам, обеспечивающий вращение Ротора только в одну сторону. Н апример, так, как это сделано в динамоэлецтрическях фонариках, известных под названием зжучокэ иля «жужжалка». В этих фонариках относительно редкие нажимы на рычаг пальцами руки обеспечивают непрерывное и достаточно равномерное горение лампочки накаливания, Достигнуто это за счет большего пеРедаточного отношения — в корпусе фонарика смонтирован повыша>ощий редуктор из нескольких пар шестеренок.

Редуктор имеот необходимое передаточное отношение и обеспечивает достаточную скорость вращения ротора. Кстати, ротор сделан достаточно массивным и выполняет роль маховичка, обеспечивающего выравнивание скорости враще- ния. Нельзя ли применять аналогичную кинематическую схему и для использования энергии поверхностных волн? На этот вопрос отвечает заводская инструкция к электродинамическому фонарику, которая не рекомендует в начале пользования фонариком, т.

е. при его разгоне, делать рукой резкие нажимы на рычаг. Иначе могут поломаться зубья шестеренок. А как быть с волной? Ведь ее не заставишь соблюдать инструкци>о. Удары волн отличаются большой силой. Рельсы гнутся под ударами штормовых волн! Под их ударами зубья шестерен будут крошиться и быстро выходить из строя. В этом давно убедились конструкторы и изобретатели в>лновых машин в разных странах. И начали искать такие пути, которые позволили бы обеспечить съем энергии и необходимую редукцию без непосредственного контакта того или иного механизма с гРебнями волн. В результате длительных поясков в схемах устройств для преобразования энергии поверхностных вош> между приемником-преобразователем и валом электрического генератора появляется второй преобразователь (см. рис.

1, 1П). В этой схеме три основных элемента: приемник-преобоазователь 1, второй преобразователь 2 и генератор электрической энергия 8. В группу 1П входят преобразователи, работающие на различных физических принципах. Типичным представителем этой группы можно считать волноэнергетпческую установку, предложенную английскими учевымп Уиттекером и Уэлсом. Установка состоит иэ пневматического приемника-преобразователя энергпп волн, возду>иной турбины н электрического гекератора. Орпгккилькое конструктивное решение позволило авторам обойтись без клапанов и нзбея<ать многочисленных поворотов воздушного потока.

Применение воздуха в качестве рабочего тела, отбирающего энерги>о поверхностных волн, исключает необходимость в непосредственном контакте волн с лопатками турбины и придает надежность установке в целом. Воздушная турбина здесь выступает в качестве второго преобразователя, Известны и другие установки этой группы. Важно отметить, что вид механической энергии на выходе первичного преобразователя должен быть удобен для преобразования в электрическую энергию. Это требование не менее важно, чем требование высокого КПД, Поскольку в мощных волкоэкергетнче кпх установках в настоящее время может идти речь об использовании лишь более илц мен<е тцповых электрических уенератц, Ров, то предпочтительнее применять такие преооразова тели, котоРые могут обеспечить получение непрерывного вращения выходного вала.

Однако получение вращательного движения с помощью энергии поверхностных волн„ как это не удивительно, оказалось сложным делом. Наибольших успехов в этой области удалось добиться с помощью пневматических методов преобразования. Первл>м практическим шагом на этом пути была пневматическая установка японского ученого И. Масуды, имеющая относительно сложный первичный приемник-преобразователь, раоотающкй на воздушную турбину, т. е. на второй преооразователь, соединенный с валом электрического генератора. Большой практический интерес представляет также применение гкдравлическнх турбин.

Беда, однако, закл>очается в том, что обычные гидравлические турбины прекрасно зарекомендовавп>ие себя при работе на стационарных потоках ва гидроэлектростанциях, не могут работать в волновом потоке из-за периодического изменения знака скорости. Не успевает турбина раскрутиться в одном направлении, как происходит изменение направления скорости воды в волне, вследствие чего турбина должна остановиться и потом раскручиваться в противоположном направлония. Естественно, что тот же процесс происходит и с генератором электрической энергии, вал которого соединен с валом турбины.

В таком режимеобычные генераторы не могут отдавать пеобходиму>о мощность. Имеется только один способ заставить хорошо работать обычную гидравлическу>о турбину за счет энергии поверхностных волн. Он состоит в применении особого приемника-преобразователя, обеспечивающего подачу воды ка турбину всегда в одном направлонии. Либо надо вообще отказаться от применения обычных турбин.

Известны устройства, спосооные вращаться в одном направлении в поле гравитационных поверхностных волн (их обычно не принято называть турбинами, хотя ошибки в этом не ). 1 .(апример, ротор Савониуса, Он всегда вращается в одном направлении, с какой бы стороны не подходил к нему поток. Но в волновом потоке Ротор Оавониуса значительно сниксает свой КПД. По данным В.

В, П1улейкина, в постоянном потоке при скорости 2 м/с такой ротор развивал мощность около 4,5 л. с., а в волновом потоке при средней волне — не более 1/3 л. с., т. е. происходит уменьшение мощности в 13,5 раза. КПД Ротора в стационарном потоке, по тем к;е данным, колеблется в пределах от 26 до 30 о~ о, поэтому в волновом потоке он составлял всего оцоло 2 ~'. о. й ц. В.

Вери>ииокиЗ Пе так давно был создан преобразователь, имеющии устойчивый вращающий момент в поле гравитационных волн. Он дает один оборот вала на одно полное колебание поверхностной волны, т. е. на один перпод, поэтому необходим редуктор для повышения числа оборотов, который здесь играет роль второго преобразователя. В этом случае возможна практическая реализация волноэнергетической установки по схеме 111. Пятизвенная схема волноэнергстической установки (см. Рис. 1, 1У) состоит из приемника энергии волн 1, одновременно выполня>ощего роль первичного преобразователя, вторичного преобразователя 2, аккумулятора (накопителя) преооразованной энергии 2, двигателя, или третьего преобразователя 4 и генератора электрической энергии б.

Зта группа представляет наиболее общий случай построения установок для использования энергии поверхностны рхностных волн. Известно несколько волнознергетическнх установок, построенных по атой схеме. Разница между н ими состоит в нспольж>ванин различных первичных преобразователей, что иногда приводит к перестановке местами отдельных звеньев илп к аамене их другими. Но общее число основных звеньев остается неизменным. Типичный представитель группы 1У вЂ” так называемый плот Коккереля (английского изобретателя). Первое звено атой системы — приемнпк анергии волн в виде плота из нескольких авеньев 1, шарнирно соединенных между собой. При прохождении вдоль плота поверхностных волн его авенья изменяют наклон относительно друг г друга, стремясь расположиться по уровню свободной поверхности очередной волны.

Характеристики

Список файлов книги