Проектные работы школьников

Волновая турбина

Волновая турбина предназначена для преобразования энергии морских волн в механическую энергию вращения турбины. Используется различие в состоянии поверхностных слоев моря, участвующих в волновом движении, и спокойных глубоких слоев воды.

Турбина размещается в глубоких спокойных слоях воды, а поплавок, удерживающий вал вращения турбины, но не участвующий в его вращении, находится на поверхности воды, участвуя в ее волновом движении. Посредством жесткой продольной связи с турбиной через вал вращения смещения поплавка передаются затопленной турбине, что приводит ее во вращательное движение.

В силу гибкости лопастей движение турбины всегда осуществляется в одну сторону, а в активном состоянии лопасти изгибаются, как крыло птицы или хвост рыбы при маховом поперечном к направлению движения ударе. Захват лопасти и силовое воздействие от поплавка к лопасти осуществляется в соответствии с правилом U = 0,29, в поперечном к плоскости движения лопастей, направлении.

Проектная работа

Авторы: Краснопевцев Дмитрий, Журавлев Евгений.
Школа № 1273 ЮЗАО, 11 класс, Москва.
Тема работы: «Волновая турбина»
Научный руководитель: Устюгина Галина Павловна, учитель физики.
Консультант: Устюгин Юрий Евгеньевич, физик, кандидат физ.-мат. наук.

АННОТАЦИЯ

Цель проекта: Поиск нового типа волновой турбины.

Обоснование: В связи с ограниченностью природных источников энергии — нефти, газа, а в будущем угля, — перед человечеством стоит задача использования источников возобновляемой энергии, среди которых морские волны. В этом направлении интенсивные поисково-исследовательские работы ведут многие прибрежные государства. Среди таких государств Великобритания, Австралия, Япония, Португалия, Норвегия. Очень слабо это направление выражено в России.

Гипотеза: Создание турбины, использующей в качестве лопасти такое гибкое тело, которое в колеблющихся потоках текучей среды ведет себя подобно хвосту рыбы или крылу птицы при машущем движении, позволит получить высокоэффективное движение вала электрического генератора.

Метод проведения исследования: Физическое моделирование.

План выполнения работы:

1. Поисковый — сбор и анализ фактической информации по известным средствам утилизации энергии морских волн.
2. Конструкторский — выбор оптимальных, простых, дешевых и доступных средств для создания модели турбины.
3. Лабораторные испытания — проведение комплекса испытаний с целью получения различных показателей, характеризующих качество и экономичность турбины.
4. Проектный — проектное предложение для производства и промыыщленного применения нового способа и устройства «Волновая турбина».
5. Заключительный — подготовка материалов исследований для публичной демонстрации, обсуждения и выпуска печатного издания по результатам работ.

Результат: Разработаны новые способ и устройство «Волновая турбина», в основу разработки которой положены результаты, полученные в проектах «Почему летают птицы» и «Подводный кайт» (Ярмарка идей на Юго-Западе, Москва 2005. Диплом I степени).

В проекте экспериментально показано, как возвратно-поступательное движение текучей среды может быть преобразовано в одностороннее вращательное движение ротора электрического генератора. При этом нет необходимости в устройствах, формирования прямого и обратного потоков в такой поток, который для известных турбин преобразуется в поток имеющий одно направление движения.

В работе выполнена опытно-конструкторская разработка турбины, лопасти которой удовлетворяют найденному нами в предыдущих проектных работах правилу U=0,29 для показателя, найденного для маховых перьев птиц.

Опытно-конструкторская разработка — волновая турбина — испытана в в лабораторных условиях.

Получено, что КПД новой турбины равно 75%. При этом известные волновые турбины Денниса и Уэлса обладают КПД в пределах от 15 до 25%.

Октябрь 2005.