Научная статья на тему 'Исследование эксплуатационных характеристик преобразователя энергии морских волн с магнитоэлектрическим генератором'

Исследование эксплуатационных характеристик преобразователя энергии морских волн с магнитоэлектрическим генератором Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
69
14
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЭНЕРГИЯ ВОЛН / WAVE ENERGY / ВЭР ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ЭНЕРГОРЕСУРСЫ / WARE RENEWABLE ENERGY / ПЛОТНОСТЬ ЭНЕРГИИ ВОЛН / ENERGY DENSITY OF THE WAVES

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Осадчук В.С., Стрембовский Ю.Г., Костогрыз А.П.

Приведен расчет преобразователя энергии морских волн с магнитоэлектрическим генератором. При минимальных затратах можно обеспечить освещением, отоплением и кондиционированием, горячей водой пионерские лагеря, дома отдыха, дачные поселки и даже одиночные коттеджи на берегу моря.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Осадчук В.С., Стрембовский Ю.Г., Костогрыз А.П.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

THE CALCULATION OF THE ENERGY CONVERTER OF THE WAVES WITH A MAGNETOELECTRIC GENERATOR

The calculation of the energy Converter of the waves with magnetoelectricity generator. At minimal cost to provide lighting, heating, and air-conditioning, hot water pioneer camps, rest homes, holiday villages and even single houses on the sea shore.

Текст научной работы на тему «Исследование эксплуатационных характеристик преобразователя энергии морских волн с магнитоэлектрическим генератором»

УДК 662.92

В С. ОСАДЧУК, Ю Г. СТРЕМБОВСКИЙ, А.П. КОСТОГРЫЗ

Херсонский национальный технический университет

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЭНЕРГИИ МОРСКИХ ВОЛН С МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ГЕНЕРАТОРОМ

Приведен расчет преобразователя энергии морских волн с магнитоэлектрическим генератором. При минимальных затратах можно обеспечить освещением, отоплением и кондиционированием, горячей водой пионерские лагеря, дома отдыха, дачные поселки и даже одиночные коттеджи на берегу моря.

Ключевые слова: энергия волн, ВЭР - возобновляемые энергоресурсы, плотность энергии волн.

В.С. ОСАДЧУК, Ю.Г. СТРЕМБОВСЬКИЙ, О.П. КОСТОГРИЗ

Херсонський нацюнальний техшчний ушверситет

ДОСЛ1ДЖЕННЯ ЕКСПЛУАТАЦ1ЙНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПЕРЕТВОРЮВАЧА ЕНЕРГН МОРСЬКИХ ХВИЛЬ З МАГН1ТОЕЛЕКТРИЧНИМ ГЕНЕРАТОРОМ

Наведено розрахунок перетворювача енергИ морських хвиль з магттоелектричним генератором. При мтшальних витратах можна забезпечити освгтленням, опаленням i кондищонуванням, гарячою водою тонерсью табори, будинки вiдпочинку, дачт селища i навiть поодиною котеджi на березi моря.

Ключовi слова: енергiя хвиль, ВЕР - поновлюванi енергоресурси, щшьтсть енергИ хвиль.

V. OSADCHUK, Y. STREMBOVSKYI, A. KOSTOGRYZ

Kherson National Technical University

THE CALCULATION OF THE ENERGY CONVERTER OF THE WAVES WITH A MAGNETOELECTRIC GENERATOR

The calculation of the energy Converter of the waves with magnetoelectricity generator. At minimal cost to provide lighting, heating, and air-conditioning, hot water pioneer camps, rest homes, holiday villages and even single houses on the sea shore.

Key words: wave energy, ware - renewable energy, energy density of the waves.

Постановка проблемы

К настоящему времени в мире разработано и практически реализовано большое количество технологических схем, способов и устройств для преобразования кинетической энергии волн в электрическую энергию. Среди них конструкции, использующие осциллирующий (колеблющийся) столб воды (OWC), точечные абсорберы («поплавки») Archimedes Wave Swing (AWS), Point Absorber Wave Energy Converter, преобразующие движение волны через механическую или гидравлическую системы в возвратно-поступательное или вращательное движение индуктора электрического генератора, плавающие (Floating Wave Power Vessel [http://www.seabased.com/ (30.06.2004)]) или неподвижные (преобразователь «TAPCHAN» бассейны, заполняемые набегающими волнами, а также оригинальные системы на основе использования гидравлических насосов Hose Pump, McCabe Wave Pump, Salter Duck rhttp://www-stud.fht-esslingen.de/proiects/alt energy/water/wave.html, (09.08.2004)], Cockerell Raft и др.

Анализ последних исследований и публикаций

При известных промышленных прототипах на кафедре ОПП ХНТУ была сконструирована лабораторная установка, позволившая провести достаточно надежные исследования и расчеты его экономической эффективности. Подобные устройства имеют, как будет показано в разделе 2, очень сложную и дорогостоящую конструкцию, что снижает технико-экономические показатели и надежность работы преобразователя, усложняет его обслуживание и эксплуатацию. Большинство из отмеченных технологических схем имеют в своем составе турбины, гидравлические насосы и механические редукторы для передачи возвратно-поступательного движения воды или воздуха к традиционному электрическому генератору.

Формулировка цели исследования

Целью данной работы является анализ возможности создания автономных энергоустановок, работающих только на возобновляемых источниках энергии, среди которых волновая энергия является

наиболее универсальной и повсеместно доступной. Украина, как и другие страны, располагает значительными водными ресурсами.

Изложение основного материала исследования

Альтернативой указанным устройствам является безредукторный преобразователь, состоящий из магнитоэлектрического линейного генератора (МЭЛГ), соединенного с точечным абсорбером - буем, лежащим на морской поверхности. Наличие «электромагнитного редуктора» в виде многополюсного индуктора с постоянными магнитами позволяет при малой скорости его вертикального перемещения получить в обмотке статора значительную э.д.с, кардинально упростить конструкцию, увеличить эффективность и надежность работы преобразователя. Именно поэтому во многих промышленно-развитых странах мира ведутся интенсивные работы по созданию поплавковых ПЭВ с линейными электрическими генераторами, причем, и это важно подчеркнуть, в рамках выполнения государственных программ, то есть при непосредственной финансовой поддержке государства. Анализ публикаций по разработке линейных генераторов с постоянными магнитами показал, что при их расчете и проектировании не рассматриваются, как правило, вопросы рационального выбора геометрических размеров элементов магнитной цепи, не учитываются реальный характер движения индуктора и, главное, необходимость и способы утилизации электрической энергии генератора в условиях нестабильности амплитуды, частоты и направления движения волн. Исследованию этих вопросов, а также разработке методики электромагнитного расчета магнитоэлектрических линейных генераторов для конвертирования энергии морских волн и посвящена настоящая статья, материал которой пойдет в диссертационную работу.

На рис. 1 представлена конструкция лабораторной установки.

Рис. 1. Общий вид лабораторной установки с поплавковой зоной

Ниже представлено соотношение, устанавливающее связь между величиной генерируемой электромагнитной мощности, с одной стороны, амплитудой и частотой колебаний ротора генератора, с другой стороны:

Ре^Б^ т, (1)

где Ре - электромагнитная мощность, Вт,

Бут - амплитуда электродвижущей силы (ЭДС), В,

1т - амплитуда тока генератора, А, при этом ток V пропорционален произведению

^т = тЬтЮ 3Х1т , (2)

где т - эквивалентная масса ротора генератора со ступенчатым валом вибратора, Ьт - ширина постоянного магнита, ю- круговая частота периодического возмущения, Х1т - амплитуда колебаний ротора [1]

Из соотношения следует, что электромагнитная мощность пропорциональна амплитуде колебаний ротора и круговой частоте колебаний ротора третьего поряка, т.е. вклад высокочастотных колебаний в генерирование электрической мощности является определяющим фактором. На рис. 2 представлен модернезированный макет установки.

Для обеспечения наиболее эффективного преобразования первичных источников энергии энергоустановка снабжена «умной» системой автоматического управления.

Для краткосрочного аккумулирования электроэнергии (до нескольких часов) в составе ВЭУ (волновая электроустанока) перспективно использовать электрохимические аккумуляторы. Однако их размеры, стоимость и надежность становятся, как правило, неприемлемыми при попытке построить систему аккумулирования долгосрочного хранения энергии.

Согласовать режимы работы источников энергии и мощности можно с помощью соответствующих электронных преобразователей. Разработка полностью автономной эффективной энергоустановки, использующей в качестве первичных источников энергии - энергию волны, связана с поиском и обоснованием ее оптимальной конфигурации и состава с учетом реальных климатических условий эксплуатации, характеристик используемого оборудования, а также особенностей потребителя, включая ожидаемые переменные графики потребления энергии. Критерием оптимальности должна быть минимальная стоимость энергоустановки при гарантированном энергообеспечении потребителя.

Решение задачи создания таких оптимальных автономных ВЭУ возможно лишь на основе сочетания расчетно-теоретических и экспериментальных исследований.

Для построения математической модели работы автономной ВЭУ, прежде всего, необходимо обеспечить возможность моделирования первичных возобновляемых источников с характерной для них неравномерной генерируемой мощности в зависимости от географической точки расположения, сезона и времени суток. Для этой цели рекомендуется использовать климатическую базу среднемесячных данных на основе обобщения результатов метеорологических наблюдений на отечественных метеостанциях и спутниковых данных NASA [5]. Реальные климатические условия формируются в формате так называемого типичного метеогода (скорости ветра, высота волны и других метеопараметров), что позволяет моделировать работу первичных источников в любой географической точке. Генерация данных обеспечивается с помощью специализированных программных средств TRNSYS [6], предназначенная для моделирования сложных систем преобразования энергии возобновляемых источников в характерных для них нестационарных режимах работы.

Расчетная схема ВЭУ включает в себя как стандартные модули, входящие в поставляемую конфигурацию пакета TRNSYS, так и специально написанные на кафедре инструкции, для решения поставленной задачи. Модули визуализации временных процессов (Type 65) и контроля интегральных

Рис.2. Модернизированный макет установки

критериев работы энергоустановки (Efficiency), нагрузки (Load), аккумуляторного накопителя (Battery), а также модуль блока управления (Controller).

Программы расчета отдельных блоков модели позволяют произвольно задавать основные технологические параметры устройств: КПД, коэффициенты потребления мощности, минимальные уровни потребления в ждущем режиме, производительности и удельные потребления (в том числе нулевые значения, фактически исключающие отдельные блоки из конфигурации энергоустановки, а также уровни максимальной емкости и интенсивности.

На рис.3 представлена электронная схема устройства контроля и программирования оптимальных значений факторов - давлений на крыло, длины и частоты волны, влияющих на отклик.

Рис.3. Электронная схема устройства контроля и программирования оптимальных значений факторов - давлений на крыло, длины и частоты волны, влияющих на отклик

где А1, В1 и С1 - факторы, преобразующие действие волны на крыло; УДЬ VД4, VД8, VД10 - инфракрасные светодиоды; VД2, VД5,VД9,VД11 - инфракрасные фотодиоды; VД3 - диод обратной связи генератора; VД6, VД7 - диоды двустороннего ограничителя напряжения; УДп - стабилитрон КС156 стабилизатора питания микросхемы К155ЛАЗ. DA1, DA2 , DA4, DA5 - операционные усилители

К574УЭ1Б; DA3, DA4, DA9 - операционные усилители усилители К140YD8A;

DA1 - четыре элемента 2U (микросхема К155ЛАЗ);

С1, С9 - конденсаторы фильтра питания;

С3, С10 - переходные конденсаторы

С2 - частотозадающий конденсатор;

R1, R5, R10, R15,R18, R20,R21,R24 - токоограничивающие резисторы;

R9,R11,R16,R12,R13 - резисторы обратной связи;

R6,R9,R13,R14 - резисторные делители напряжения;

R4 - потенциометр регулировки начальной частоты генератора;

R7 - нагрузочный резистор генератора;

R12 - резистор установки режима работы;

R17 - резистор установки длительности выходного импульса.

Работает устройство (рис.3) следующим образом так, что электрический ток от отрицательного полюса источника питания проходит через токоограничивающий резистор R, и светодиод УДъ который излучает световой поток в инфракрасной части спектра, попадающий через водяной поток на рабочую поверхность крыла, согласно (7) мощность внешнего излучения светодиода УД: характеризуется зависимостью:

С - скорость света в морской воде;

В - ширина пропускания морской волны;

V - длина волны;

г] - квантовая эффективность внешнего излучения, вызванная переходом между определенными энергетическими состояниями слоев волны;

i - фактор короткого замыкания;

8 - напряжение фотосигнала на определенной частоте;

N - число фотонов поглощаемых в единицу времени волной. Количественное значение обнаруживаемой мощности внешнего излучения Рл = 1 , 3 * 1 0 " 1 8 В т. Для сглаживания пульсаций напряжения параллельно светодиоду включен конденсатор С 1. Отраженный от волны поток излучения фиксируется фотодиодом УЭ2. Обнаруживающая способность приемника -фотодиода УЭ2 характеризуется зависимостью:

- освещенность поверхности волны; 0 - плотность потока фотонов;

- фототок внешнего сигнала;

q - удельный тепловой поток в расчете на единицу длины волны; в - коэффициент фотоэлектрического усиления; ¥г - фоточувствительная поверхность приемника; К 1 - постоянная Больцмана; Т - теплопроводность волновой среды; Д 1 - излучательная способность поверхности крыла; f - диэлектрическая постоянная движущейся волны; V - контактная разность потенциалов.

Фотодиод УД2 генерирует пропорциональный освещенности фототок поступающий на вход преобразователя « ток напряжения» DAb При этом на выходе преобразователя появляется пропорциональное фототоку напряжение, которое подается через усилитель на резисторы R3 ,R6 на неинвертирующий вход генератора управляемого напряжения на определенном усилителе DA2, диоде УД , конденсаторе С2 и резисторе R7 . Начальная частота генерации устанавливается потенциометром R4 , с которого потенциал через резистор R5 поступает на инвертирующий вход. Импульсы положительной полярности поступают на инвертирующий компаратора на операционном усилителе DA3 . На неинвертирующий вход компаратора через делитель на резисторах R8 ,R9 подано опорное напряжение отрицательной полярности Сформированные компаратором прямоугольные импульсы с постоянной амплитудой напряжения через токоограничивающий резистор поступает на светодиод УД4 , излучающий пульсирующий световой поток. В зоне излучения A1 светодиода УД4 установлены приемные фотодиоды УД . Они генерируют пульсирующий с частотой облучения фототок , преобразуемый преобразователем «ток-напряжения» на операционном усилителе DA4 в импульсы напряжения поступающего на инвертирующий вход операционного усилителя DA5 через разделительный конденсатор С3 . На усилителе DA5 и резисторах R12 , R13 и R14 триггер Шмитта, формирующий на выходе импульсы прямоугольной формы из поступающих на его вход импульсы малой амплитуды. Через токоограничительный резистор R15 эти импульсы поступают на двухсторонний диодный ограничитель на диодах УД6 и УД7, который включен на входе формирователя собранного на четырех логических элементах 2U - HE DD1, резисторах R16, R17 и конденсаторе С4 . На первых двух элементах DD1.1 и DD1.2 и резисторе R16 собран формирователь импульсов прямоугольной формы с уровнем необходимых

(3)

где h х - постоянная Планка;

(4)

где L = - ширина области обьемного заряда ;

для работы ТТЛ - логики. На инверторе DD1.3, логическом элементе DD1.4, резисторе R17 конденсаторе С4 собран одновибратор, формирующий из поступающих на него прямоугольных импульсов одинаковой длительности , которые определяются постоянной времени интегрирующей цепи R17 , С4 .

С выхода формирователя импульсы поступают на интегрирующую цепочку R18, С5 на которой выделяется аналоговый сигнал, несущий информацию о измеряемых параметрах волновых изменениях. Эти сигналы поступают на вход усилителя - интегратора, где усиливаются до требуемой величины, а вредные высокочастотные составляющие фильтруются. Через резистор R20 сигнал поступает на усилитель тока на операционном усилителе DA7 , на выходе которого через резистор R21 может быть подключен гальванометр - вставка светолучевого осциллографа. Приемники инфракрасного излучения включены по типовой схеме с навесными элементами R22 , С7 и С10 , а их выходы соединены с аналогичными каналами на поверхности крыла для измерения качественных характеристик процессов, протекающих в волновом пространстве морской волны «амплитуды, длины волны, давления и др.» бесконтактным передающе-приемным устройством. На микросхему подано двуполярное питание +9В. Датчик измерения размеров волны, представляющий собой оптическую пару светодиод ХД1 и фотодиод VД2 , установлен в углублении выполненном на крыле так, чтобы излучаемый светодиодом световой поток был направлен нормально к рабочей поверхности крыла и отраженный от поверхности попадал в приемное окно фотодиод VД2 . Вмонтированные в крыло диоды - датчики закрыты сверху прозрачной пластиной из оргстекла, которая обработана вместе с рабочей поверхностью и отполирована.

Датчик для измерения давления потока волны на крыло состоит из пьезоэлектронного преобразователя градиента силы давления, установленного в углублении рабочей поверхности крыла и подсоединен к инвертирующему входу операционного усилителя DA9 (К574УД1Б), через резистор обратной связи R23 . На усилитель подано двуполярное питание +9В. Выходы каждого датчика соединены со входами трех идентичных преобразователей передатчиков. Пропорциональная скорости и изменения давления - сила волны на крыло ЭДС, вырабатываемые датчиками и пьезокристаллическим преобразователем, поступают на вход усилителя - интегратора на операционном усилителе DA9 .

После интегрирования на входе усилителя получили сигнал пропорционально изменению уже длины, амплитуды и давления волны с внутренними и внешними характеристиками, которые также поступают на аналогичные вышеописанные каналы передачи, приема и усиления сигнала.

На рис.4 приведен пример осциллограммы впервые записанных изменяющихся качественных характеристик процессов протекающих в волновом пространстве.

Рис. 4. Снимок с осциллографа

1-общая нулевая линия волнового изменения;

2-колебания поверхности крыла;

3-течение потока на поверхности крыла;

4-изменение давления на поверхности крыла;

5-изменение скорости потока на поверхности крыла;

6-участок нагружений поверхности крыла- вибрации поверхности крыла;

На рис. 5 по результатам исследования построен фрагмент расчетной схемы волны.

Затем проведем анализ состояния волновой динамической расчетной схемы (рис.6) устанавливающий закономерность изменяющих свойств в потоке волновых возмущений действительных переменных параметров (А - амплитуды, В - длины волны, Р - давление, и др.) Описываются действительными функциями, например у = /(х) и др. [8], выраженным дифференцируемыми в фиксированной точке М, поскольку она определена в ограниченной заданной фиксированной

окрестности нагруженной зоны волнового колебания параметров ds для которых существуют их приращения [9]:

Ду = / (х - Дх) - / (х) , и др. (5)

Если исходить из общепринятых правил [8], целесообразно упростить и принять условие дифференциала независимости переменного [3], с учетом приращения аргумента Дх с обозначением через dx , что позволяет записать :

dy = /' (х) dx, и др. (6)

Следовательно тогда /' (х) = dy ^х) , т.е. производная равна отношению дифференциала, как главной линейной части приращения функции переменных параметров волновых колебаний dx и dy. Если Д5 = 0 , то Дydy —1 , при Дх — 0 , т. е. Ду и dy при Дх — 0 является случайное Д5 Ф 0 , т.е. эквивалентными бесконечно малыми, которые представлены как простой структурой дифференциала в виде линейности по , которой воспользуемся в приближенных вычислениях изменений параметров в волновой среде полагая Ду « dy при малых Дх. В том случае, когда необходимо ограничиться вычислениями , то , и др.

Рис. 5. Фрагмент расчетной схемы протекающих процессов в волновом пространстве

Рис. 6. Расчетная схема

Такое представление используется если необходимо оценить соответствующую погрешность параметров А,В,Р в возмущенной волновой среде при установлении конкретних числових значений.

Геометрическое представление изменения значения параметров в волновом потоке будет выражено дифференциалом . Уравнение у = / (х) в точке М (х0,у0) будет иметь вид:

У-Уо=/' Ы(х - Хо)■ (7)

Тогда х = х0 - Д х, а у - у0 = /' (х0) Дх . Правая часть и есть значение дифференциал функции / (х) в точке х0 отвечающее рассматриваемому значению Дх. В этом случае дифференциал совпадает с соответствующим приращением изменений параметров волновых колебаний по ординате касательной к кривой у = / (х) , отрезка ВР. В этом случае значение [а],т.е. а = Ду — (¿у совпадает с длиной отрезка Д5 В. Затем если обобщить действительные функции от п действительных переменных, то в случае учета только п=2 действительная функция г = / (х, у) , будет дифференцируемой в точке М(х,у) по совокупности ds этой точки и ее полное приращение:

Д г = / (х — Дх,у — Ду) — / (х,у) (8)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

может быть представлено в виде:

Дг = АДх — ВДу — а. (9)

Считается, что А,В - конкретные числа длины и амплитуды волны 2р^0, при р^-0, р = -^Дх2 — Ду 2 , следовательно имеет место принадлежность точки М (х — Д х, у — Ду) окрестности ds.

Затем, введя полный дифференциал:

(г = (х, у) = А Д х — Ву (10)

для фиксированной точки (М(х,у^)), выраженной линейной функцией от Д х и Ду , а разность а = Д г — (¿г, как бесконечно малой величиной более высокого порядка по сравнению с р (рис.8), тогда имеем dz, которая и есть главной линейной частью приращения Д г 6 Рт ЙЖ.

Поскольку Дх,у) дифференцируема в точке М(х,у), значит она непрерывна в этой точке, поэтому имеет в ней конечные частные производные:

(г = (/ (х, у) = % (х, у) Дх — Ц (х, у) Ду. (11)

г=Нку!

(ХаиЖГагьУ!

Рис. 7. Геометрически полный дифференциал

На рис.7 представлен геометрически полный дифференциал й/(,х0 ,у0) , представленный приращением аппликаты касательной плоскости к поверхности Д5 (рис.6), г = / (х, у) в точке М Схо,Уо,^ .

Для изменяющегося процесса волнового колебания представленного дифференциалом по множеству 8 в точке М для каждой координаты х£5,х + Д6 5, Ду = АДх + а, которое используется в концах промежутка, на котором определена функция, и аппроксимативный дифференциал. Эти расчеты распространяются на комплексные функции остальных переменных параметров, изменяющихся в волновом колебании, т.е. на действительные и комплексные вектор - функции, как одно так и нескольких действительных переменных.

Для математического моделирования рабочих волновых параметров энергетических характеристик был создан испытательный лабораторный стенд (рис.2). Известно, что только решение математической задачи имеет физический смысл, т.е. адекватно исследуемому поведению механической системы, которое достаточно хорошо совпадает с экспериментальными результатами.

Математическое планирование эксперимента [2] упрощает и оптимизирует затраты во времени и числа испытаний при сохранении требуемой достоверности результатов. Нами выполнен анализ различных способов проведения экспериментов, соответствующих исследованиям поведения механической системы в рамках статики.

Основная задача при исследовании поведения механической системы в рамках статики -определение положений ее равновесия, соответствующих заданным значениям внешних нагрузок.

Знание установившихся значений координат необходимо для вывода уравнений движения волновых колебаний. Чтобы вывести дифференциальные уравнения, удобно по единообразным правилам расчленить систему на части и записать уравнения регулирования для каждой части волновой системы порознь.

Система (рис.3) автоматического регулирования стабилизации состояния волновых колебаний расчленяется на три элемента. Колебания поплавка под воздействием волновых изменений с датчиками А1, В1, и С1 являются входными и движение якоря генератора выходными - отклики параметрами волновой системы.

За главные критерии (рис.8) принимаем основные параметры которые рассматривают динамические и кинематические характеристики движущейся в морском пространстве волны. С учетом векторов А, В , и С направление которых представлено линиями пересечения касательными поверхностями в точке М в направлениях осей

Поэтому при построении математической модели данные предоставлены на рис.8, и с числовыми даними на рис. 9, которые удобно описать алгебраическими, геометрическими и дифференциальными выражениями.

Рис. 8. Динамические и кинематические характеристики движущейся в морском пространстве волны

Рис. 9. График числовых зависимостей характерных рабочих параметров на крыле под действием волнового возмущения

Доминирующим параметром, воздействующим на поверхность крыла с переменным

, с1со йр йа йт йЬав

направлением а, ш, р , с, е , п и др . учитываем, что и др. в принятой системе координат

векторы А,В ,С запишутся:

А = I — №ду С = ]■ - к1др А = с — к ,

которые могут быть использованы в последующих расчетах по данным таблицы аналогий (рис. 10).

Рис.10. Схематические электрогидромеханические аналоги

Для дальнейшего составления математических зависимостей используем составленные ранее аналогии, представленные в табличной форме по переменным параметрам, описываемым аналогичными математическими зависимостями на рис.7 и 8 схематических электрогидромеханических аналогов. Тогда, соответственно, зависимость а = ¿со 5а + ¿5 ¿па; то B=icosа + у'5 ¿па — к <р.

Вследствие того, что все векторы принадлежат одной плоскости, касающейся точки М поверхности dS, смешанное произведение этих трех векторов равно нулю, т.е /АВС/ =0. Используя закономерности раскрытия определителя соответствующего порядка, находим смешанное произведение в рассмотренном примере определителя, составленного из координатных векторов:

... . п ■ п dtg<p d(tgycosa) ditgjisina)

- tg<p + t, ус osa - t, //s ma = 0 ; и л = —^---^-.

Последующее рассмотрение волнового состояния переменных параметров на поверхности крыла под действием динамического нагружения приведет к кинематическим и геометрическим воздействиям.

Полученные математические зависимости могут быть использованы для проведения численного эксперимента проводимого кафедрой ОПП для обоснования целесообразности внедрения в производство конструктивных, геометрических и эксплуатационных характеристик рассмотренной методикой.

Выводы

Исходя из изложенного, выбор функционального описания устройства энергоустановки определялся основными целями моделирования;

-отработка вариантов алгоритма управления режимами работы устройств ВЭУ;

-минимизация мощности первичных источников энергии;

-получение ориентировочной стоимости установки и отдельных устройств.

Список использованной литературы

1. М.Я.Хитерер и др. Синхронные электрические машины возвратно-поступательного движения. Санкт-петербург, Корона принт. 20088,с.286,с.181.

2. Http://rus.ferhri.ru/okhotsk/Meteo/ Meteo Volnenye regim.htm. (Охотское море/ Метрология/ Волнение/Режим волнения)

3. Костогрыз А.П. Анализ механизма скольжения с автоматическим регулированием волны в зазоре (Машиностроение АН СССР// 1971. №6 с.94-98.

4. О.С. Попель. Автономные энергоустановки на возобновляемых источниках энергии. Энергосбережение. Специализированный журнал www.abok.ru.

5. Толстов Г.П. Элементы математического анализа 2изд. т.1-2.-М://Тр.Матем.ин-та АНССР.-1974.-794с.

6. Фихтенгольц Г.М. Курс дифференциального и интегрального исчесления 7изд. т.1.-М://Тр. Матем ин-та АНСССР.-1969.-532с.

7. The NASA Surface Meteorology and Solar Energy Data Set //http://eosweb.larc.gov/sse/.

8. TRNSYS - The Transient System Simulation // http://sel.me.wisc.edu/TRNSYS/.

9. Костогрыз А.П. Контроль триотехнических характеристик несущих нагрузку зон упругодемпфирующих сверхвысокочастотных подвесов.//Эффективность реализации научного, ресурнрго и промышленного потенциала в современных условиях./НАН Украины .-2007.-с.74-77

10. Костогрыз А.П. Анализ рабочих параметров податливых подвесов с учетом упругонапряженного состояния//Детали машин. -Респ. Межвед.научно-технич. С. - Киев. -1981. Вып №32. - с.79-84.

11. Костогрыз А.П. Бесконтактное дифференциальное измерение несущих зон подвеса.// Вестник машиностроение. - М.;-1986. -№12.-с.28-32.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.