ДИНАМИКА ВОЛНОВОГО ГЕНЕРАТОРА С ПОПЛАВКОМ НЕКРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ НА ПЛОСКОЙ ВОЛНЕ

В статье рассматривается одно из актуальных направлений альтернативной энергетики – использование энергии морских волн, – более перспективное по сравнению с использованием ветровой и солнечной энергии, так как плотность потока энергии морских волн существенно больше. При одинаковой мощности источников электрической энергии размеры, а значит, и стоимость генераторов, работающих на энергии волн, будут существенно меньше, чем у ветрогенераторов и генераторов, работающих на солнечной энергии. В статье предлагается волновой поплавковый генератор для автономных потребителей энергии, находящихся около водных акваторий и далеко от систем централизованного электроснабжения. Рассматривается математическая модель волнового генератора с поплавком некруглого сечения, основанная на уравнениях динамики и электродинамики. Под воздействием волн поплавок совершает возвратно-поступательное движение, которое преобразуется во вращательное движение и передается на электрогенератор, вырабатывающий электрический ток. Модель описывается системой дифференциальных и алгебраических уравнений, которые сводятся к обыкновенному неоднородному дифференциальному уравнению второго порядка. Для решения дифференциального уравнения, описывающего основные параметры генератора, разработано программное обеспечение, реализующее расчет средней мощности волнового генератора и выполняющее оптимизацию его параметров. Данное программное обеспечение основано на реализации методов Рунге-Кутта и Симпсона. При расчете средней мощности волнового генератора учитываются следующие параметры: сила тяжести, сила Архимеда, сила упругости пружины, сила сопротивления, длина и амплитуда набегающей волны, масса поплавка и характеристики генератора.

1. Ткачёва, Н.А. Оценка использования энергопотенциала морских волн в автономных системах электроснабжения [Текст] / Н.А. Ткачёва, М.С. Гринкруг // Научно-техническое творчество аспирантов и студентов: материалы 44-й научнотехнической конференции студентов и аспирантов, 01–12 апреля 2014 г. – Комсомольск-на-Амуре: ФГБОУ ВПО «КнАГТУ», 2014. – С. 672–673.

2. Гринкруг, М.С. Динамика волнового генератора с цилиндрическим поплавком на плоской волне [Текст] / М.С. Гринкруг [и др.] // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2013. – № 14. – С. 45–48.

3. Гринкруг, М.С. Экспериментальные исследования модели волнового генератора [Текст] / М.С. Гринкруг, Н.А. Ткачёва // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2015. – № 20. – С. 19–24.

4. Гринкруг, М.С. Автономная система электроснабжения на базе волнового генератора [Текст] / М.С. Гринкруг [и др.] // Материалы Международной конференции «Возобновляемая энергетика. Прикладные аспекты разработки и практического использования», 30 июня – 2 июля 2014 г., г. Черноголовка. – М.: ОИВТ РАН, 2014. – С. 62.

5. Сибикин, Ю.Д. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии / Ю.Д. Сибикин, М.Ю. Сибикин. – М.: КНОРУС, 2012. – 240 с.

6. Гибилиско, С. Альтернативная энергетика без тайн / С. Гибилиско; пер. с англ. А. В. Соловьева. – М.: Эксмо, 2010. – 368 с.

7. Волшаник, В.В. Энергия морских ветровых волн и принципы ее преобразования [Текст] / В.В. Волшавник, Г.В. Матушевский // Гидротехническое строительство. – 1985. – № 4. – С. 41–45.

8. Сичкарев, В.И. Волновые энергетические станции в океане / В.И. Сичкарев, В.А. Акуличев. – М.: Наука, 1989. – 132 с.

9. Давидан, И.Н. Ветер и волны в океанах и морях: справочные данные / И.Н. Давидан. – Л.: Транспорт, 1974. – 360 с.

10. Минин, В.А. Перспективы освоения нетрадиционных и возобновляемых источников энергии на Кольском полуострове: доклад объединения Bellona 2007 / В.А. Минин, Г.С. Дмитриев. – Мурманск, 2007. – 94 с.

11. Агеев, В.А. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии / В.А. Агеев. – М.: Энергоиздат, 2004. – 174 с.

12. Калашников, Н.П. Альтернативные источники энергии / Н. П. Калашников. – М.: Знание. – 1987. – 297 с.

13. Ахмедов, Р.Б. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии / Р.Б. Ахмедов. – М.: Знание. – 2001. – 345 с.

14. Твайдел, Дж. Возобновляемые источники энергии / Дж. Твайдел, А. Уэйр. – М.: Энергоиздат, 1990. – 392 с.

15. Кухлинг, Х. Справочник по физике / Х. Кухлинг. – М.: МИР, 1982. – 520 с.

16. Бронштейн, И.Н. Справочник по математике для инженеров и учащихся вузов / И.Н. Бронштейн, К.А. Семендяев. – М.: НАУКА, 1986. – 544 с.

17. Турчак, Л.И. Основы численных методов / Л.И. Турчак, П.В. Плотников. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. – 304 с.

18. Данко, П.Е. Высшая математика в упражнениях и задачах: в 2-х ч.: учебное пособие для студентов втузов / П.Е. Данко [и др.] – 4-е изд., испр. и доп. – М.: Высшая школа, 1986. – 415 с.

19. Хошнау, З.П. Автономные системы электроснабжения на основе энергоэффективных ветродизельных электростанций: Автореф. дис. канд. техн. наук «Автономные системы электроснабжения на основе энергоэффективных ветро-дизельных электростанций». Томск, 2012.