Дэвид Росс - Энергия волн

• Название: Энергия волн
• Автор: Дэвид Росс
• Жанр: Техническая литература

В книге увлекательно рассказывается об актуальной проблеме — получении и использовании энергии морских волн, о том, как зародились исследования в этой области, о первых проектах применения энергии волн, совершенствовании их в ходе технического прогресса.

---

Теперь посмотрим, как та же самая идея превращения энергии волн в механическую энергию воздушного потока реализуется в Англии.

Национальная инженерная лаборатория надеется установить летом 1979 г. модель своей самой последней конструкции в масштабе 1/10. Модель будет иметь размеры 12x3,5 м, и человек, желающий пройти из одного ее конца в другой, должен будет сделать 14 шагов — несколько больше, чем в тюремной камере. Полномасштабная установка будет больше японской: 120x35 м. Но в настоящее время нет никаких указаний на то, что изготовление такой конструкции хотя бы планируется.

Япония, обладающая программой на 1974-1983 гг., после двухлетнего изучения вопроса, в 1976 г., приняла решение ставить полномасштабную конструкцию. Японцы заякорили корабль на глубине 40 м в 2,5 км от берега и начали опытное производство энергии осенью 1978 г. Мы же собираемся начать производство на основе модели 1/10 в устье Клайда, близ Ардроссана, на девять месяцев позже. Я не сомневаюсь, что наша модель будет более эффективной. Но имеет ли это действительно значение, если обе страны прокладывают дорогу новой технике? Вспомним также, что, согласно политике, провозглашенной в Белой книге министерства энергетики в 1980-1981 гг., будет выбран единственный проект, на котором сконцентрируются усилия и средства. Отвергнутые специалисты будут оттеснены и займутся чем-нибудь другим.

К тому времени японцы будут уверенно стоять на ногах; их жизненная философия, говоря метафорично, заключается в том, чтобы перевернуть лодку и посмотреть, кто уцелеет. Мы стоим на берегу, пробуя ногой водичку. Пока мы анализируем данные на лентах компьютеров и ищем лучшие решения, начнут раздаваться стоны уныния, если Япония будет экспортировать свои установки и патенты, предоставляя возможность другим странам использовать и изготовлять «неэффективные» варианты собственных генераторов.

Замечательная группа инженеров из НИЛа, у которых я впервые приобретал познания по волновой энергии, безусловно, будет рассматривать такой взгляд как еретический. В феврале 1975 г. группа выполнила обширное теоретическое исследование по предмету. Мне кажется, оно остается полезным источником информации, и три года, которые сделали это сочинение почти архаическим в своей области, не дали ничего лучше. Оно демонстрирует уровень НИЛа как центра инженерного искусства Британии. Учреждение основано министерством промышленности и в настоящее время, имея штат 850 человек и 67 акров лабораторий, решает множество задач, стоящих перед промышленностью. НИЛ ведет работу и в частной и в национализированной промышленности, и любой предприниматель может обратиться туда за помощью. В случае неполадок в новой технике они вышлют на место специалистов, подсоединят диагностические приборы, связанные с мощной вычислительной машиной, проанализируют задачи и устранят дефект.

Такая служба используется недостаточно широко, ибо инженерный персонал на местах возмущает самая идея, что кто-то со стороны может лучше их самих разобраться в их проблемах. Поэтому ведущие специалисты Национальной инженерной лаборатории не удивляются, встречая неприязнь. Вдохновляющим стимулом высококвалифицированных инженеров самой лаборатории является то, что им предоставляется возможность следовать собственным увлечениям без тягостной необходимости обеспечивать непосредственную практическую выгоду.

Такого рода обстановка привлекает в НИЛ лучших инженеров, но, с другой стороны, легко становится объектом критики. Начатые в НИЛ исследования по волновой энергии, мне кажется, не обрадовали кое-кого в министерстве энергетики, где предпочитают, чтобы занимались углем, ядерной энергией и особенно нефтью; понятно, там негодуют и на то, что чужаки вторгаются в их жизненные сферы.

Усовершенствованный проект осциллирующего водного столба, разработанный НИЛ.

В обзоре, сделанном в лаборатории в 1975 г., устройство Масуды характеризуется как «наиболее перспективная схема» на том основании, что конструкция не имеет значительных по размерам подвижных элементов, обладает достаточной эффективностью, использует воздушную турбину, доказавшую на малых установках свою продуктивность и надежность, что изготовление устройств может быть налажено на существующих верфях при существующей технологии и что принцип устройства внушает больше доверия сравнительно со всеми другими. Следует отметить, что приоритет отдавался эффективности.

Спустя год, когда министерство энергетики наконец приступило к распределению средств на дальнейшие исследования, НИЛ была предоставлена возможность работы над проектом Масуды — в направлении, которое она сама определила как самое перспективное. И сегодня лаборатория убедительно защищает преимущества этого проекта.

Он получил новое название — осциллирующий водный столб в силу того, что столб воды колеблется внутри бетонной трубы. Идея Масуды была развита и усовершенствована.

Прежде всего НИЛ опробовала эффективность устройства. Инженер Георг Муди, специализирующийся в данной области, сказал, что они сделали бетонную стенку со стороны набегания морских волн короче другой: в этом состоял первый шаг. Это помогало волнам «создавать столб» внутри конструкции и повышало ее эффективность с 30 до 70%. Затем нижнюю горизонтальную плиту они установили под прямым углом к более длинной тыловой стенке и увеличили эффективность конструкции еще на 20%. Найденная конфигурация напоминает старомодный двухпалубный дилижанс с отверстием с одной стороны для входа пассажиров (или волн). Это неоспоримое усовершенствование было достигнуто менее чем за два года и явилось результатом последовательных испытаний различных моделей с анализом результатов на компьютере. Итоговый вариант весьма отличается от японского.

Модель осциллирующего водного столба в масштабе 1/50 готовится к испытаниям.

Модель НИЛ имеет в верхней части две трубы: одну для всасывания воздуха, когда вода опускается, и другую для выталкивания воздуха при подъеме воды. Трубы имеют выпрямители, т.е. устройства, которые при помощи клапанов создают однонаправленный поток воздуха, подающийся на турбину. Инженеры Королевского университета в Белфасте, работавшие независимо над этим аспектом проблемы, предложили для турбины конструкцию, не нуждающуюся в выпрямителе. Они сравнивают ее с пропеллером такого типа, который не обеспечивает поступательного движения вперед.

Из внимания специалистов не ускользает, что передняя стенка устройства, в полной мере предоставленного во власть волн, будет подвергаться сильнейшим ударам. Мой гид в НИЛ Колин Гривс, коренастый инженер-практик, говорит: «Размах колебаний частиц воды может достигать 20-30 м и установка будет вовлекаться в это движение. Требуется найти средства стабилизации, достаточные, чтобы столб мог противостоять движению волн. Здесь мы возвращаемся опять к трудной задаче выбора золотой середины между сооружением, неподвижно установленным на морском дне в 5-30 км от берега, и плавучим сооружением, свободно реагирующим на внешние воздействия. Понятно, что колебания самого сооружения не должны совпадать по фазе с волновым движением внутри него, дабы вода, перемещаясь относительно плавающего сооружения, могла производить работу. М-р Р.А. Меир из отдела энергетики НИЛ выполнил первое исследование в этом направлении. Он показал, что устройство, имеющее конфигурацию опрокинутого дилижанса, так же эффективно, как неподвижная конструкция, при условии, что волны, генерируемые самим устройством, будут несущественны.

М-р Муди говорит: «Если было бы возможно установить сооружение на дне, то это была бы замечательная штука. Но вспомните, что речь идет о строении, эквивалентном стене гавани протяженностью 120 м. Поэтому мы склонны считать, что плавающее устройство, даже менее эффективное, практически будет выгоднее. Оно не примет энергию самых могучих волн. Но при этом во всяком случае отпадут неприятности, связанные с возможностью аварий. Разрушительные силы будут исключены, но, невзирая на значительное снижение эффективности, выход останется высоким».

Заметим, что корабль Масуды имеет отверстия в днище и в «создание столба» вовлекается меньшая часть волновой энергии. В отличие от него, корабль НИЛ с входными отверстиями на борту устанавливается фронтально волнам и волны бьют в него с полной силой. Получая больше энергии, он будет, следовательно, более эффективным. Однако это пока модель в 1/10 натуральной величины и начнет действовать она, по-видимому, годом позже полномасштабного японского прототипа. Если начать продавать волновые генераторы в другие страны, то не возникнет сомнения, что предпочтительней: действующий полномасштабный корабль или небольшая модель, хоть и усовершенствованная. Если же мы решим строить полномасштабный водный столб, то трудно будет убедить перспективного заказчика в преимуществах нашей установки через три года после того, как Япония распределит свои патенты.