Практическая задача №2

Сегодня рассмотрим ещё один вариант использования механизма ДиВо для получения электроэнергии. Рассмотрим, как мощность морской волны можно преобразовать в электричество.

В 1953 году в СССР была введена единая десятибалльная шкала силы волнения морских волн. Из шкалы силы ветрового волнения выберем волну высотой Н= 2 метра, что соответствует волне длинной L= 40 метров с периодом t=5 секунд.

Возьмём полый шар объёмом V = 3м3 и зальём в него полтора куба воды.  И если поместим этот шар на поверхность воды, то он будет плавать. Удерживать на плаву шар будет Архимедова сила, которая обусловлена массой вытесняемой воды шаром за минусом массы воды в шаре. В нашем случае, Архимедова сила будет F=(Vp – 1.5Vp)g = (3х1000 – 1.5х3х1000)9.81 =  14715H,  считая плотность воды p = 1000кг/м3 и без учёта малого веса оболочки шара. Под действием гравитационной силы по модулю в 14715Н шар будет притягиваться вниз при созданных условиях.

На выбранной морской волне высотой Н=2 метра такой шар будет совершать колебательные движения, как по копиру, проходя за 5 секунд по вертикали 2 метра вниз плюс 2 метра вверх и ситуация будет повторятся , а всего в сумме 4 метра за период под действием чередующихся сил. Тогда этот путь за секунду составит 4 : 5 = 0.8 метров, за минуту составит (60:5)х4 = 48 метров, а за час 48х60 = 2880 метров. Эти цифры говорят о линейной скорости шара на поверхности воды т.к эти перемещения совершались в единицу времени.

Никому не надо объяснять, что такое велосипед. Даже тот, кто не умеет на нем ездить, легко может представить конструкцию велосипеда и вообразить на месте педалей шары-поплавки, от которых вращающийся момент передаётся на вал, на котором установлен механизм ДиВо, т.е вращение в любую сторону педалями приводит к движению ведущего колеса  и  Вы едите вперёд на велосипеде не останавливаясь..  Другими словами, это значит, что чередующиеся Архимедова сила и силы гравитации постоянно сообщают валу вращающийся момент, совершая полезную работу.

В интернете сообщается, что мощность морского волнения определяется в кВт на погонный метр т.е кВт/м, для волны высотой 2 метра приводится цифра мощности в 80 кВт/м. Но так оценивается мощность самой волны, а мы имеем колеблющийся шар на волне, а энергия волнения посредством шара через рычаг передаётся на вал. Соответственно, тогда вращающийся момент определяется формулой М = F х L, где F – силы равные по модулю, действующие на шар вниз или вверх, а L – расстояние от точки приложения силы F до центра вращающегося вала и выберем произвольно это расстояние в 4 метра (L = R = 4м) , руководствуясь целесообразностью. Тогда в нашем случаи,  вращающийся момент будет M = 14715 х 4  = 58860Нм.  А мощность установки определяется, как произведение вращающегося момента на угловую скорость, т.е

N = M w. Нам известен момент и только линейная скорость, которая равна v = R w, откуда вычисляем угловую скорость w = v/R = 0.8м/с : 4м = 0.2 рад/с.

Итак, рассчитаем мощность энергетической установки, работающей от колеблющегося  шара-поплавка объёмом 3 куба и весом 1500кг на морской волне высотой 2 метра с использованием одного механизма ДиВо.  N = Mw = 58860Нм х 0.2рад/с = 11772 ватт или 11.772 кВт. Это мощность получаемая за 1 секунду, а за час она будет 11.772кВт х 360сек.= 4237.92кВч.

Проверим свой расчёт и  представим схожий случай, когда груз массой 1500 кг опускается под силой гравитации с высоты 2880 метров за час. Тогда возникает сила, действующая на груз F = mg = 1500 х 9.81 = 14715Н , которая выполняет работу А = Fs = 14715 х 2880 = 4237920 Дж, а поскольку эта работа совершается за час, то это и есть развиваемая мощность в 4237.9кВч. Что и требовалось доказать.

В расчётах мы не учитываем КПД установки, но ясно одно, что мощность установки можно увеличивать кратно количеству устанавливаемых пар обгонных муфт на ведомый вал и соответственно шаров-поплавков.  При этом график результативного вращающегося момента будет выравниваться, поскольку каждый механизм ДиВо будет работать от «своей» волны, а они будут со сдвигом по фазе относительно друг друга.

Где можно практически применить такую принципиальную схему электростанции и «оседлать» морскую волну? Сразу приходит мысль о буровых морских установках. Там сейчас вся  электроэнергия для нужд функционирования буровой вырабатывается  дизельными генераторами. Мало того, что для этого надо завозить дизтопливо, так ещё не обойтись и без топливохранилищ.  А тут море возобновляемой энергии под ногами, сумей только взять! В интернете на запрос «Экоизобретатели. Энергия воды и ветра» открывается страница, где можно посмотреть ролики, созвучные с темой нашего разговора и приводятся практические примеры получения энергии от возобновляемых источников. Хочется добавить, что открывается возможность постройки плавсредств,  с приводом на гребной винт на базе одной механики. Как бы сейчас помог такой привод российскому путешественнику Федору Конюхову, совершающему переход на вёсельной лодке с Чили до Австралии в одиночку по Тихому океану. Значение морского путешествия за счёт силы забортной волны было бы не меньше, чем движение на вёслах. У Вас есть возможность изобретать и пересечь океан не силой рук, а изящно силой ума!

Чудовищное наводнение на Дальнем Востоке 2013 году во многом обусловлено построенными  там ГЭС с их платинами, а не только проливными дождями. Тут альтернативой могут быть электростанции на базе механизма ДиВо, ведь рядом Атлантический океан.  Неизвестно ёще что будет на затопляемых территориях во время весеннего паводка 2014 года. Поэтому выносим на суд идею: сбрасывать «лишнюю» воду в водоносный слой Земли. Если нет открытого источника воды, то мы бурим скважину до водоносного слоя земли и насосом выкачиваем воду на поверхность. А если в низине пробурить такую скважину, не опуская туда нагнетающий насос, поставим вверху обсадной трубы фильтр, чтобы не забивалось входное отверстие, то вода самотёком попадёт в водоносный слой. При этом внизу водяной столб в трубе скважины будет создавать давление, т.е вода «с верху» будет входить беспрепятственно в поземную воду, где нет избыточного давления, если, конечно, мы не попадём на артезианский источник. Практически каждые 10 метров скважины в глубину будут давать прибавку гидростатического давления водяного столба в 1кг/см2. Интернет пестрит роликами с мест наводнения, любой успех в решении проблем последствии после проливных дождей будет вознаграждён. Дерзайте!

Если на воду спустить бревно, палку и мяч, то с берега будет видно, что на волне они качаются с разной амплитудой по причине их разного веса, размеров и формы. Значит, подбирая эти показатели можно создать систему, когда относительные перемещения друг к другу будут максимальны. Понятно, что этот максимум будет, если точку отсчёта координат разместить на бревне, то относительно его мяч будет колебаться с максимальной амплитудой, которая нужна нам для выполнения полезной работы. Практически, такую систему можно составить из баржи и большого поплавка за её бортом, энергию колебания от волны посредством рычага передать на вал генератора, который установлен на барже. Целесообразно, полученную так электроэнергию тратить на  электролиз забортной воды. Тем более будут автоматически соблюдены многие меры безопасности по отношению к водороду. На этом оставляем Вас с Вашими мыслями.

Осмелимся на высказывание, что применение механизма ДиВо в механике равносильно применению диодных мостов в электротехнике для получения постоянного тока с переменного. И внедрению инверторов для получения наоборот переменного тока.

 

С уважением изобретатели механизма ДиВо  Даниленко Иван и Волкович Виктор.