Владимир Петров - Законы и закономерности развития систем. Книга 3

Преимущества нового типа топлива очевидны: никаких вредных выхлопов, экономия расходных материалов – масло можно будет менять только после 50 000 км.

Рис. 13.14. Air Car

Пример 13.46. Биологическое топливо

Компании Tokyo Metropolitan Government, Nippon Oil Corporation (NOC), Toyota Motor Corporation (TMC) и Hino Motors, Ltd . (Hino) разработали второе поколение биологического топлива 12 12 Joint Project to Commercialize Second-Generation Biodiesel Fuel, February 6, 2007 URL: https://newsroom.toyota.co.jp/en/detail/275857 . .

Описанные выше двигатели могут быть приспособлены и для судов.

Выше приведены примеры использования энергии ветра в ветродвижителях. Рассмотрим некоторые другие возможности.

Пример 13.47. Ветряк

Канадский изобретатель Фред Фергюсон (Fred Ferguson) и его компания Magenn Power разработали новый тип ветрогенератора (рис. 13.15), названный Magenn Power Air Rotor System (MARS), представляющий собой привязной вращающийся ротор, заполненный гелием. Ветряк поднимается на высоту 120—300 м.

Рис. 13.15. Ветрогенератор MARS

Ротор снабжен лопастями-чашками и вращается в горизонтальной плоскости. Привязь и кабель, по которому энергия доставляется вниз, подведены к оси аэростата, на которой находятся электрогенератор и стабилизаторы.

Возникающий эффект Магнуса повышает стабильность аппарата, так как при росте скорости ветра MARS стремится подняться выше вместо того, чтобы прижиматься к земле, как делал бы простой воздушный шарик на привязи. Благодаря чему ветряку не требуется какого-то специального управления.

По расчетам компании, MARS сможет нормально работать при скоростях ветра 1—28 м/с. Этот диапазон шире, чем у распространенных типов ветрогенераторов.

Можно предположить, что такие ветрогенераторы будут использоваться на судах.

Покажем некоторые примеры использования энергии солнца.

Пример 13.48. Парус – солнечная батарея

Построены яхты, у которых паруса-крылья покрыты солнечными батареями (рис. 13.16). Паруса могут не только вращаться вокруг вертикальной оси, но и наклоняться, отслеживая солнечные лучи.

Рис. 13.16. Парус – солнечная батарея

Имеются проекты использования морских течений, приливов, отливов и движения волн.

Пример 13.49. Волновые электростанции

Австралийская компания BioPower спроектировала оригинальные вариации приливных и волновых электростанций (рис. 13.17).

В волновой станции BioWAVE используются поплавки, погруженные в воду. Аппарат крепится ко дну на сравнительно небольшой глубине. Подводные потоки, раскачивающие поплавки, приводя в движение генератор. Во время шторма поплавки наклоняются вниз и укладываются параллельно дну.

Станция BioSTREAM утилизирует энергию приливных течений, используя лопасть в виде хвостового плавника акулы. Плавник прикреплен к 20-метрововму рычагу, сидящему на валу электрогенератора, вырабатывающего электроэнергию за счет движения. Такой плавник как флюгер улавливает движение воды в любом направлении.

Рис. 13.17. Приливные и волновые электростанции

Возможно, в будущем двигатели на судах будут использовать комбинации различных видов экологически чистых источников энергии.

Корпус

Корпуса могут различаться по их количеству, виду и материалу, из которого они сделаны.

Количество корпусов

Пример 13.50. Количество корпусов судна

Один корпус – рис. 13.18а, два корпуса – катамаран (рис. 13.18б), три корпуса – тримаран (рис. 13.18в), четыре и более корпусов – полимаран (рис. 13.18г). Судно с пятью корпусами называется пентамораном (рис. 13.18г).

Материал корпуса

Пример 13.51. Материал корпусов судна

Первые суда строили из папируса, тростника и дерева. В дальнейшем слали использовать различные металлы (стали, алюминий, титан), пластмассы, стекловолокно и т. д.

Вид корпуса

Рассмотрим некоторые виды судов:

– плот;

– водоизмещающий корпус;

– полупогруженный корпус;

– с подводными крыльями;

– на воздушной подушке;

– экраноплан;

– подводное судно.

Система управления

Системы управления могут быть: непосредственные, дистанционные; ручные, механические, полуавтоматические, автоматические.

Современные суда имеют компьютерную систему управления со спутниковой системой навигации (GPS).

Разработка концепции

Мы показали только некоторые из видов минимально необходимых частей системы.

С выявления и выбора частей системы начинается проектирование новой системы. В дальнейшем мы используем другие законы построения систем. Осуществляется минимальное согласование между частями системы, устанавливаем связи между ними, и подбирает дополнительные элементы. Как правило, эти операции проделываются несколько раз на разных уровнях.

Предложим проект будущего судна.

Суда будущего должны использовать только экологически чистые источники энергии и, прежде всего, все ресурсы моря (солнце, ветер, воду, волны, течения, статическое давление, соленость воды и т. д.).

Опишем проект, предложенный шведско-норвежской транспортной компанией Wallenius Wilhelmsen .

Пример 13.52. Концепция экологически чистого судна – E/S Orcelle

Шведско-норвежская транспортная компания Wallenius Wilhelmsen представила на всемирной выставке EXPO-2005 в Японии концепцию экологически чистого судна – E/S Orcelle (рис. 13.19).

Этот большой транспортный корабль типа ро-ро (с погрузкой через откидную аппарель) предназначен для перевозки 10 000 автомобилей через океан, используя только возобновляемые, экологически чистые источники энергии – солнечный свет, ветер и волны.

Судно содержит три паруса-крыла, на которых установлены солнечные батареи. Шарнирное крепление парусов позволяет им наклоняться и вращаться. Таким образом, в штиль, когда эти крылья не работают в качестве парусов, их можно сориентировать точно на Солнце, добиваясь максимальной отдачи фотоэлектрических пленок.

Это полупогруженное судно, выполненное из алюминия и пластмасс.

Между главным корпусом и боковыми (спонсонами) проходят 12 горизонтальных подвижных плавников-крыльев, утилизирующих энергию волн, когда судно идет под парусами или стоит на якоре.