Освоение энергии морских волн
15:12, 7 сентября 2011 г.
Сегодня энергия морских волн осваивается в основном только на прибрежной полосе, где уверенно скользят сёрфинги.
Однако, на поверхности морей и океанов можно вырабатывать энергию, накапливаемую морскими волнами практически на всей акватории Мирового Океана. Морские волны в основном носят разрушительный характер, размывая береговую линию и находящиеся там постройки.
Существуют множество разработок волновых преобразователей, часть из которых реализуется в той или иной мере. Наиболее известные- поплавковая ГЭУ, плот Коккереля, качающаяся «утка» Солтера, осциллирующий водяной столб, пульсирующий водяной столб Массуды.
В волновых установках с пневматическими преобразователями под действием волн воздушный поток периодически изменяет свое направление. Для этих условий разработана турбина Уэллса, ротор которой обладает выпрямляющим действием, сохраняя неизменным направление своего вращения при смене направления воздушного потока, следовательно, поддерживается неизменным и направление вращения генератора.
Однако перечисленные конструкции являются сравнительно сложными и обладают значительной материалоемкостью, их реализация возможна только в стационарном варианте.
где:
r-плотность воды (102кгс/м^4);
S-площадь поперечного сечения трубы (м?);
A-амплитуда волны относительно уровня подошвы волны (м);
g-ускорение силы тяжести (м/с?)
Предлагаемые патентные разработки напротив просты в изготовлении, эффективны в работе, обладают незначительной материалоемкостью и позволяют создавать как стационарные, так и мобильные объекты. Первая разработка это реактивный преобразователь энергии морской волны патент РФ на ПМ №58612. Преобразователь представляет собой вертикально установленную трубу, нижний конец которой снабжен тройниковым наконечником с входным и выходным клапаном.
E=mgH=2rgSA? кГм
Например, при площади сечения трубы 1м?, амплитуде волны 2м и периоде волнения 10 с, потенциальная энергия рабочего объема воды составит 8160кгм, а средняя мощность в течение периода-816кгм/с или около 11 лошадиных сил.
При прохождении волны вода с одного конца входит в трубу, а из другого выходит. Имея однонапрапвленное горизонтальное движение, вода создает реактивную тягу, определяемую массой воды в трубе, высотой волны и скоростью свободного падения (1).
Трубы могут крепиться на борту плавсредства и обеспечивать ему линейное движение (для мобильного объекта) или круговое движение (для стационарного энергетического объекта
Вторая разработка (Рис.3.2)., представляет собой пневматический преобразователь. Группа труб, открытых с нижнего конца, устанавливается вертикально на водной поверхности. В верхней части каждая труба имеет по два клапана, входной и выходной которые также объединены, соответственно, между собой.
Конструкция представляет собой гигантский многоцилиндровый газовый компрессор, поршнями которого является вода, движимая, энергией морских волн по вертикальным трубам вверх и вниз. Морской утюг
Между горизонтально расположенным трубопроводом верхнего давления и трубопроводом нижнего давления установлена воздушная турбина, вращающая электрогенератор для стационарного варианта, или редуктор с винтом для мобильного объекта.
Новым в предложенных разработках является то, что одна воздушная турбина может работать на неограниченное количество труб, играющих роль цилиндров в получившемся компрессоре.
Альтернативные источники энергии становятся все более привлекательными, и уже возникает необходимость приступать к инженерным разработкам силового оборудования по их освоению.
Недавно в сети на многих новостных порталах появилось сообщение о создании нового преобразователя энергии морской волны похожего на гигантского морского змея, который так и называется "Анаконда". Впечатляющий ролик и смотрится с интересом.
К сожалению, авторы не дают расчетов и не совсем ясен принцип возникновения силового сгустка движущегося вдоль трубы, но тем не менее нет никаких оснований сомневаться в полезности разработок и предполагаемых параметров установки.
Наиболее ценным в данном случае является тот факт, что энергия океана все чаще освещается в СМИ, хотя и по поводу зарубежных работ.
Действительно, приходящаяся на единичную поверхность потенциальная энергия ветра вычисляется по формуле:
E=mV?/2=rSV?/2 кгм
где:
r -плотность воздуха (0,13кг сек?/м^4 )
S-площадь поперечного сечения (1м?)
V-скорость ветра (в среднем 10м/сек)
Приходящуюся на единичную поверхность потенциальную энергию морской волны в течение периода можно вычислить по формуле:
E=mgH=2rSgA?кгм
Средняя мощность при этом составит
P=E/t кгм/сек
где:
r -плотность воды (102кг сек?/м^4 )
S-площадь поперечного сечения (1м?)
H-высота волны
А- амплитуда волны в метрах A=H/2
g- ускорение силы тяжести (9,8 м/сек?)
t- период волны (сек)
Данные наблюдений морского волнения дают следующие средние значения:
- при скорости ветра 10 м/сек, в открытом море поднимается волна
высотой около 2-х метров;
-скорость волны составляет 0,8 от скорости ветра;
-длина волны в 20 раз превышает высоту волны.
При высоте волны 2 метра:
V=8м/сек,
L=40м,
t=L/Vволн=40/8=5сек.
Подставляя значения, получим:
Энергетический потенциал ветра на 1м?
вертикальной поверхности
при скорости 10м/сек ………………………… ……650 Вт/ м?
Энергетический потенциал 1м?
горизонтальной морской поверхности при
высоте волны 2м………………………………….. 4000Вт/м?
Если рассматривать эффективность преобразования то похоже, что она к сожалению не очень высокая. Как показывают расчеты концентрация энергии морской волны почти в шесть раз выше чем энергия ветра, который поднимает эту волну и составляет около 4000Вт/м2 в среднем по океану.
Т.е. через единичную площадь воздействия энергоносителя, морская волна почти в 6 раз эффективней ветра.
На основе патента РФ № 69568 спроектирован мобильный преобразователь энергии волн "Морской утюг"
Сайт:
www.watervigorous.com/v1.html
www.watervigorous.com/v2.html
Он выполнен в виде гигантского поршневого компрессора. Вертикально установленные пластиковые трубы являются его цилиндрами, а в качестве поршней используется морская вода.
Энергия волн преобразуется в сжатый воздух, который крутит турбину и винты.
Параметры труб при средней волне в 2 метра составляют:
диаметр 5м
высота 2,5 м.
Оптимальный КПД установки порядка 50 процентов.
В пересчете на 200 метровую пластиковую
трубу общим сечением 40 метров
получим для установки "Морской утюг"…. 6,4 МВт
или 50% энергетического
потенциала волн
В стационарном преобразователе "Анаконда"
резиновая труба сечением около 40м?
длиной 200м вырабатывает ………………1 МВт.
или менее 10% энергетического
потенциала волн
Учитывая, что они работают под водой можно предположить, что расчетная высота волны никак не ниже двух метров. Однако, если судить по заявленному диаметру и амплитуде колебаний представленных в ролике, можно предположить что высота волн не менее 10 метров.
Однако, на поверхности морей и океанов можно вырабатывать энергию, накапливаемую морскими волнами практически на всей акватории Мирового Океана. Морские волны в основном носят разрушительный характер, размывая береговую линию и находящиеся там постройки.
Существуют множество разработок волновых преобразователей, часть из которых реализуется в той или иной мере. Наиболее известные- поплавковая ГЭУ, плот Коккереля, качающаяся «утка» Солтера, осциллирующий водяной столб, пульсирующий водяной столб Массуды.
В волновых установках с пневматическими преобразователями под действием волн воздушный поток периодически изменяет свое направление. Для этих условий разработана турбина Уэллса, ротор которой обладает выпрямляющим действием, сохраняя неизменным направление своего вращения при смене направления воздушного потока, следовательно, поддерживается неизменным и направление вращения генератора.
Однако перечисленные конструкции являются сравнительно сложными и обладают значительной материалоемкостью, их реализация возможна только в стационарном варианте.
где:
r-плотность воды (102кгс/м^4);
S-площадь поперечного сечения трубы (м?);
A-амплитуда волны относительно уровня подошвы волны (м);
g-ускорение силы тяжести (м/с?)
Предлагаемые патентные разработки напротив просты в изготовлении, эффективны в работе, обладают незначительной материалоемкостью и позволяют создавать как стационарные, так и мобильные объекты. Первая разработка это реактивный преобразователь энергии морской волны патент РФ на ПМ №58612. Преобразователь представляет собой вертикально установленную трубу, нижний конец которой снабжен тройниковым наконечником с входным и выходным клапаном.
E=mgH=2rgSA? кГм
Например, при площади сечения трубы 1м?, амплитуде волны 2м и периоде волнения 10 с, потенциальная энергия рабочего объема воды составит 8160кгм, а средняя мощность в течение периода-816кгм/с или около 11 лошадиных сил.
При прохождении волны вода с одного конца входит в трубу, а из другого выходит. Имея однонапрапвленное горизонтальное движение, вода создает реактивную тягу, определяемую массой воды в трубе, высотой волны и скоростью свободного падения (1).
Трубы могут крепиться на борту плавсредства и обеспечивать ему линейное движение (для мобильного объекта) или круговое движение (для стационарного энергетического объекта
Вторая разработка (Рис.3.2)., представляет собой пневматический преобразователь. Группа труб, открытых с нижнего конца, устанавливается вертикально на водной поверхности. В верхней части каждая труба имеет по два клапана, входной и выходной которые также объединены, соответственно, между собой.
Конструкция представляет собой гигантский многоцилиндровый газовый компрессор, поршнями которого является вода, движимая, энергией морских волн по вертикальным трубам вверх и вниз. Морской утюг
Между горизонтально расположенным трубопроводом верхнего давления и трубопроводом нижнего давления установлена воздушная турбина, вращающая электрогенератор для стационарного варианта, или редуктор с винтом для мобильного объекта.
Новым в предложенных разработках является то, что одна воздушная турбина может работать на неограниченное количество труб, играющих роль цилиндров в получившемся компрессоре.
Альтернативные источники энергии становятся все более привлекательными, и уже возникает необходимость приступать к инженерным разработкам силового оборудования по их освоению.
Недавно в сети на многих новостных порталах появилось сообщение о создании нового преобразователя энергии морской волны похожего на гигантского морского змея, который так и называется "Анаконда". Впечатляющий ролик и смотрится с интересом.
К сожалению, авторы не дают расчетов и не совсем ясен принцип возникновения силового сгустка движущегося вдоль трубы, но тем не менее нет никаких оснований сомневаться в полезности разработок и предполагаемых параметров установки.
Наиболее ценным в данном случае является тот факт, что энергия океана все чаще освещается в СМИ, хотя и по поводу зарубежных работ.
Действительно, приходящаяся на единичную поверхность потенциальная энергия ветра вычисляется по формуле:
E=mV?/2=rSV?/2 кгм
где:
r -плотность воздуха (0,13кг сек?/м^4 )
S-площадь поперечного сечения (1м?)
V-скорость ветра (в среднем 10м/сек)
Приходящуюся на единичную поверхность потенциальную энергию морской волны в течение периода можно вычислить по формуле:
E=mgH=2rSgA?кгм
Средняя мощность при этом составит
P=E/t кгм/сек
где:
r -плотность воды (102кг сек?/м^4 )
S-площадь поперечного сечения (1м?)
H-высота волны
А- амплитуда волны в метрах A=H/2
g- ускорение силы тяжести (9,8 м/сек?)
t- период волны (сек)
Данные наблюдений морского волнения дают следующие средние значения:
- при скорости ветра 10 м/сек, в открытом море поднимается волна
высотой около 2-х метров;
-скорость волны составляет 0,8 от скорости ветра;
-длина волны в 20 раз превышает высоту волны.
При высоте волны 2 метра:
V=8м/сек,
L=40м,
t=L/Vволн=40/8=5сек.
Подставляя значения, получим:
Энергетический потенциал ветра на 1м?
вертикальной поверхности
при скорости 10м/сек ………………………… ……650 Вт/ м?
Энергетический потенциал 1м?
горизонтальной морской поверхности при
высоте волны 2м………………………………….. 4000Вт/м?
Если рассматривать эффективность преобразования то похоже, что она к сожалению не очень высокая. Как показывают расчеты концентрация энергии морской волны почти в шесть раз выше чем энергия ветра, который поднимает эту волну и составляет около 4000Вт/м2 в среднем по океану.
Т.е. через единичную площадь воздействия энергоносителя, морская волна почти в 6 раз эффективней ветра.
На основе патента РФ № 69568 спроектирован мобильный преобразователь энергии волн "Морской утюг"
Сайт:
www.watervigorous.com/v1.html
www.watervigorous.com/v2.html
Он выполнен в виде гигантского поршневого компрессора. Вертикально установленные пластиковые трубы являются его цилиндрами, а в качестве поршней используется морская вода.
Энергия волн преобразуется в сжатый воздух, который крутит турбину и винты.
Параметры труб при средней волне в 2 метра составляют:
диаметр 5м
высота 2,5 м.
Оптимальный КПД установки порядка 50 процентов.
В пересчете на 200 метровую пластиковую
трубу общим сечением 40 метров
получим для установки "Морской утюг"…. 6,4 МВт
или 50% энергетического
потенциала волн
В стационарном преобразователе "Анаконда"
резиновая труба сечением около 40м?
длиной 200м вырабатывает ………………1 МВт.
или менее 10% энергетического
потенциала волн
Учитывая, что они работают под водой можно предположить, что расчетная высота волны никак не ниже двух метров. Однако, если судить по заявленному диаметру и амплитуде колебаний представленных в ролике, можно предположить что высота волн не менее 10 метров.
Ваш комментарий
Ищу организацию или предпринимателей для совместного продвижения разработки с возможным соавторством
«Заслуженный Изобретатель РСФСР» Смирнов Валентин Петрович, (vps32@yandex.ru)