Морская энергетика

Георгий Шотаевич Мамулашвили — Fri, 14 Oct 2016 12:32:13 GMT

Морская энергетика может решить проблемы электроснабжения нефте-газодобывающих платформ без воздействия на окружающую среду с помощью новых подводных безопасных для биосферы вихревых гидроэлектростанций.

Описание проблемы

Наступила новая эра освоения океана с целью добычи полезных ископаемых, для чего необходимо эффективно обеспечивать жизнеспособность подводных и прибрежных обслуживающих электро-механических устройств. Это не утопия, а насущная необходимость получения источников производства электроэнергии в промышленных масштабах, находящихся почти рядом – в мировом океане. Мы знаем о неисчерпаемых его запасах полезных ископаемых лишь понаслышке, а между тем современное развитие техники уже подразумевает активное участие человека в освоении нового пространства , тем более, что опускаться на дно ближе, безопаснее и намного дешевле, чем осваивать межпланетные перелеты. Исходя из этих предпосылок перечислим, что на данный момент является проблемным фактором обеспечения высокоэффективного энергоснабжения для освоения общего пространства мирового океана и прибрежной зоны:

Для морских нефте-газодобывающих плавающих платформ нужны автономные источники питания, которые неограниченно воспринимали бы энергию окружающей среды, особенно вдали от материковых источников. Дело в том что, используемые сейчас на их борту дизель генераторы имеют ограниченный ресурс использования, поэтому с платформ невозможно вести стабильную добычу полезных ископаемых и геологоразведку.
Автоматическим электрическим машинам и механизмам, работающим на дне без участия человека, нужен постоянный источник энергии для зарядки аккумуляторов, причем он должен быть тоже полностью автоматизирован.
Другим морским хозяйствам, например, рыбным фермам и частным пользователям было бы выгодно приобрести небольшие и достаточно компактные гидроэлектростанции для временного электроснабжения, которые к тому же должны быть не прихотливы для эксплуатации, к примеру - определил скорость течения, сбросил на дно и работай.
Очень важно иметь устройство ГЭС, способное к быстрому демонтажу и переброски на новое место. Ведь выработка может истощиться и необходимо будет перебазирование. В работе над таким устройством надо будет предусматривать возможно автоматизированное всплытие и опускание на дно.
Важным фактором эффективности ГЭС служит способность конструкции турбин к масштабированию, так как производство должно без значительных затрат налажено с целью покрыть как можно различные требования рынка.
И наконец, не все используемые сейчас подводные электростанции обладают низким шумовым порогом, что по европейской директиве считается загрязнением окружающей среды. Особенно в этом преуспели пропеллерные системы, которые кроме того обладают высокой степенью опасности разрушения лезвий лопастей от проблем с кавитацией.

Для решения поставленных проблем в настоящее время в морской энергетике существует множество устройств преобразовывающих энергию океанических и речных течений, но они имеют существенные недостатки. Технологии подводных ГЭС можно подразделить на пять направлений: подводный ветряк, водяное колесо, ротор Дарье, гребной винт и крыло. Они созданы за последнее время для того, чтобы исключить недостатки традиционных приливно-отливных электростанций, основная проблема которых в том, что они пересекают водное пространство заборной плотиной и тем самым нарушают окружающую биосферу. На сегодняшний день самой мощной действующей технологией для решения проблемы получения достаточной электрической энергии путем преобразования приливно-отливных течений является технология MСT ГЭС «Sea Gen» с пропеллерными роторами, однако она обладает рядом недостатков и прежде всего проблемой масштабируемости на мелководье и серьезными упущениями в части возникновения кавитации на глубине, от чего лопасти будут иметь короткий срок службы, а вся система не гарантирует от высокой степени шума, что нельзя назвать экологически безопасным.

В отличие от известных лопастных устройств мною разработан «Гидрореактор» с реактивной гидротурбиной в гиперболическом корпусе с коллектором и рассеивателем. Вокруг конусообразного ротора, который вертится вокруг своей оси, приливы создают вихревой поток, который действует реактивно по отношению к потоку. В результате, он может использовать больше входящей воды, чем стандартная подводная ветряная мельница. Эта технология безнапорной ГЭС разработана на основе использовании высокоэффективного принципа работы электростанций серии изобретений c грифом для служебного пользования под общим наименованием «Башня» автора. Эта серия была создана для работы в газообразных и жидких средах, отличающихся лишь плотностью вещества, обладающего отбираемой кинетической энергией и поэтому, при последующем патентовании, эти изобретения лягут в основу будущих изобретений и будут служить аналогами. Можно сказать, что данная высокоэффективная технология получения электрической энергии разработана с использованием признаков указанных в формуле упомянутых изобретений.

Само устройство «Гидрореактора», представленного ниже на рисунке в программе ANSYS, как уже было указано, состоит из гиперболического карбонового корпуса, с коллектором и рассеиваетелем, лопастного дефлектора с управляемыми сервоприводом наружными лопастями и спиральной конусообразной турбины, включая дисковый генератор электрической энергии на постоянных магнитах, посаженных через мультпликатор на вал турбины, а также сопутствующего главного кабеля к понижающей подстанции и распределительным щитам. Пространство перед периметром коллектора ограничено полимарной сеткой по периметру.

Физический процесс, положенный также и в основу упомянутых изобретений, описывает создание искусственного водоворотного потока жидкости в реакторе с дефлектором с изменяемым направлением лопаток, позволяющего за счет возникновения перепада давлений и центробежных сил в в центре, получить концентрированную энергию высокой мощности, передаваемую спиральными лопастями на вал турбины, расположенной за горловиной корпуса «Гидрореактора».

Данные предварительных расчетов показали, что конструкция турбины и ее расположение относительно корпуса электростанции позволяет при передаче на вал значительных усилий давления, получить максимальный крутящий момент, за счет почти полного использования кинетической энергии потока течения.

RE: Морская энергетика

Георгий Шотаевич Мамулашвили — Sat, 07 Jan 2017 21:16:40 GMT