Использование энергии волнения моря

Экономичный воздушный волнолом

Давно известен способ защиты береговых сооружений от их разрушения волнами путем создания воздушно-пузырьковой завесы. Однако, до сих пор он не нашел широкого применения прежде всего из-за необходимости установки компрессора большой производительности с вытекающими последствиями - расход энергии, потребность в обслуживании и т.п.
Предлагаемая конструкция свободна от этих недостатков. Энергию для сжатия воздуха, создающего завесу, она получает от самих волн, а простота конструкции позволяет свести обслуживание к минимуму.


Рис. 1. Экономичный воздушный волнолом.
Принцип действия легко понять из рис. 1. На дне посредством мертвого якоря устанавливается рабочий цилиндр, изготовленный из пластика, стойкого к морской воде. Внутри цилиндра перемещается полый шток, внутренний канал которого закрыт впускным клапаном. На штоке закреплен поршень с плунжером. В верхней части цилиндра через выпускные клапаны подсоединены распылители воздуха. К верхнему концу штока подсоединен гибкий силовой шланг, соединенный с поплавком и через отверстие в последнем сообщающийся с атмосферой. При наличии волнения поплавок тянет шток вверх, а расположенная в цилиндре возвратная пружина стремится установить поршень в НМТ. При движении поршня вверх находящийся над ним воздух выталкивается в распылители и создает завесу. Одновременно через силовой шланг и полость штока атмосферный воздух засасывается в объем под поршнем, а при движении поршня вниз перегоняется в верхний объем цилиндра.
Для ориентации плоскости завесы служат верпы, тросы которых закреплены на концах распылителей. При соответствующем подборе материалов конструкция способна работать без обслуживания годами. При этом поплавки могут служить опорой вех латеральной системы обстановки.
Конструктивные размеры рассчитываются в зависимости от конкретных условий применения.

Экономичный морской проблесковый буй

Энергию волнения моря, зеркальный штиль на котором - чрезвычайно редкое явление, можно использовать для питания проблескового буя. Его устройство понятно из рисунка 2.
В герметичном поплавке на гибкой мембране, в которую упираются связанные с якорным тросом рычаги, установлен стержень сегнетоэлектрика. Его верхний конец закреплен на прочном высоковольтном изоляторе (напр., фарфоровом) и находится в контакте с газоразрядной импульсной (напр., ксеноновой) лампой переменной полярности, другой электрод которой соединен с корпусом поплавка.
Нижний конец якорного троса соединен с грузом, который, в свою очередь, связан с мертвым якорем отрезком троса, равном максимальной амплитуде волн в данном месте акватории.
При волнении моря груз то ложится на дно, то отрывается от него поплавком, создавая при этом сжимающие сегнетоэлектрик усилия. Вырабатываемое стержнем сегнетоэлектрика напряжение обеспечивает импульсную вспышку газоразрядной лампы.


Рис. 2
Простейший расчет показывает, что стержень из сегнетоэлектрика ЦТС-23 длиной 1 м и диаметром 10 см при массе груза 1 т (~0,3 м3 бетона) и соотношении плеч рычагов 1/10 способен вырабатывать импульсы напряжением 25 кВ и энергией 250 мДж. Этого вполне достаточно для хорошо видимой вспышки, учитывая ее кратковременность и, следовательно, большую мощность в импульсе. При этом следует учесть, что при значительных амплитудах волн будут вырабатываться серии вспышек.
Устройство не требует обслуживания, требуется лишь периодическая замена лампы.