Волновая турбина

 

Установки с пневматическим преобразователем [3,4]

Преобразователи, использующие энергию колеблющегося водяного столба.

При набегании волны на частично погруженную полость, открытую под водой, столб жидкости в полости колеблется, вызывая изменения давления в газе над жидкостью. Полость может быть связана с атмосферой через турбину. Поток может регулироваться так, чтобы проходить через турбину в одном направлении, или может быть использована турбина Уэлса.

Рис. 10. А - турбина Дэнниса для порта Кэмпбелл. Б - проект прибрежного сооружения, в составе которого находится турбина Дэннисса.

Предполагалось [8] и было объявлено, что в июле 2005 года в порту Кэмпбелл Австралии будет запущено в работу сооружение, основанное на работе турбины Дэннисса. Однако в связи с техническими осложнениями [8] турбина была снята и отправлена на доработку.

По поводу применимости турбин Уэллса и Дэннисса необходимо обратить внимание на следующее.

Известно устройство ветряная мельница или ветряк [9]. В ней на валу вращения в плоскости, перпендикулярной к оси вала вращения, закреплено несколько жестких лопастей, которые под действием ветра приходят в движение, задавая при этом вращательное движение вала вращения.

К недостаткам такого устройства относится: низкий коэффициент полезного действия (КПД): предельный теоретический КПД меньше 60%, реальный - в пределах 15 •*• 25%.

Поскольку и та и другая турбины имеют жесткие лопасти, то их КПД не может быть лучше 60 %. Реальный же КПД может быть не выше 25 %.

В результате наших исследований движителя с помощью метода физического моделирования получено КПД

76%. В аналогичных условиях винт-движитель обладает КПД -45%.

3. Новое применение правила U=0,29 для лопасти турбины

Естественным продолжением наших ранних исследований, изложенных выше, является исследование их применимости для случая, когда сила, воздействующая на вышеуказанное тело, создается за счет энергии, например, морских волн.

В этом случае целью исследования могла быть разработка способа и устройства-турбины, вращательное движение которой возникает под воздействием текучей среды при возвратно-поступательном движении турбины относительно среды или среды относительно турбины вдоль оси ее вращения.

Цель достигается применением в качестве лопасти турбины плоского или объемного гидродинамически обтекаемого гибкого упругого тела. Область жесткого захвата этого тела должна удовлетворять правилу U = 0.29, причем в состоянии покоя хорда лопасти располагается в плоскости вращения турбины, перпендикулярной оси её вращения. Сама турбина состоит из п отдельных элементов, закрепленных на валу вращения турбины, каждый из которых составлен из двух и более лопастей, симметрично расположенных относительно вала вращения турбины. Тогда сила тяги лопасти возникает под воздействием текучей среды при возвратно-поступательном движении турбины относительно среды или среды относительно турбины вдоль оси ее вращения за счет гибких деформаций лопасти. Деформации подобны деформациям крыла птицы или хвоста рыбы в процессе махового движения.

Применение нашего движителя в варианте лопасти для турбины дает устройство, изначально обладающее высоким КПД и знакопостоянным моментом вращения при знакопеременном направлении падения потока текучей среды на турбину.

На рис. 17 показан элемент турбины, состоящий из двух лопастей 1, закрепленных на поперечине 2 в области, соответствующей правилу U = 0.29 для лопасти. Поперечина 2 жестко соединена с валом 3, имеющим ось вращения 4. Так выглядит элемент турбины в состоянии покоя. Движение элемента вдоль оси вращения, т. е. в положительном направлении оси Z приводит к изгибным деформациям 5 лопастей, противоположное движение приводит к изгибным деформациям 6 лопастей. В обоих случаях элемент приобретает вращательное движение в направлении 7 - против часовой стрелки. Наращивание числа элементов турбины, последовательно расположенных на одном валу вращения, приводит к пропорциональному возрастанию мощности на валу вращения. Это позволяет наращивать необходимую мощность на одном валу вращения турбины без увеличения поперечных размеров колеса турбины.

Рис.17 Диметрическая проекция вращательного элемента турбины. Лопасти 1 закреплены на поперечмне 2 в области, соответствующей правилу U=0,29 для лопасти. Поперечина 2 жестко соединена с валом 3, имеющим ось вращения 4. Так выглядит элемент турбины в состоянии покоя. Движение элемента вдоль оси вращения, т. е. в положительном направлении оси Z, приводит к изгибным деформациям лопастей вида 6. В обоих случаях элемент приобретает вращательное движение в направлении 7 – против часовой стрелки.

 



  • На главную
    [© 2014 Турбины