Актуальность С судов выбрасывается в атмосферу около 30% мирового количества

веществ. Требования приложения VI международной конвенции МАРПОЛ ограничивают содержание серы

в топливе до 3.5%,
в 2020 году это ограничение достигнет 0,5% (в районах контроля - до 0,1%).

Решение экологической проблемы путём очистки топлива для многих судовладельцев экономически проблематично.

С другой стороны, суда «плавают в океане энергии» (солнца, ветра, волн и др.). Эту энергию современная «цивилизация денег» упорно «не желает замечать», так как она ничего не стоит - её сложно приватизировать и продать с большой прибылью.

качку и напряжения от ударов волн.

Для уменьшения качки применяются

разные успокоители. Но они либо громоздкие и сложные (успокоительные цистерны и гироскопы), либо часто ломаются от ударов волн (стабилизаторы), либо мало эффективные (скуловые кили).
Кроме того, уменьшая качку, они увеличивают нагрузки от волн на судно.

волн плавучего объекта поиск эффективных способов преобразования энергии морских волн

в энергию поступательного движения судна. Другими словами, цель состоит в создании эффективных волновых движителей.

Задачи исследования.

Анализ информационных источников по вопросам проектирования.
Классификация волновых движителей.
Постановка и решение изобретательской задачи.
Компьютерное моделирование и численные исследования волновых движителей.
Создание модели волнового движителя и экспериментальные исследования.
Анализ результатов исследований и оценка эффективности рассматриваемого волнового движителя.

на тихой воде;
3 - скорость судна без ВД
Зависимость

скорости судна от интенсивности встречного волнения:

Типичный сухогруз длиной 100 м имеет мощность двигателя 3-5 тыс. кВт.
Средние волны в открытом море имеют мощность 30 – 50 кВт на 1 м фронта.
По длине судна получим: 30 * 100 = 3 тыс. кВт.
Таким образом, для многих типов судов энергии волн будет вполне достаточно для того, чтобы заменить традиционные двигатели, если энергию использовать по всей длине судна или площади его ватерлинии.

созданием корабельного движителя, использующего энергию волн для движения судна. Сам

волновой движитель и все его вспомогательные механизмы были смонтированы в носу судна в бульбовом обтекателе .Проведённые морские испытания показали надёжность созданной конструкции, экономию топлива и увеличение скорости хода, а значит и дальности плавания .

Волновой движитель на бульбовом обтекателе

Модель судна с волновым движителем П.Б.Грабовского

труб с клапанами
Судно с крылом на упругих подводных корпусах

поплавков, клапанов;
на основе использования промежуточных преобразователей энергии (генератор)

движущиеся створки;
без применения движущихся элементов;
комбинированные системы.

Классификации волновых движителей

использующие энергию качки судна (глубоко погруженные ВД или преобразователи на качающемся судне);

расположенные в районе поверхности воды, использующие наибольшую энергию орбитального движения в волнах.

В зависимости от концепции отбора энергии,
ВД можно разделить на два типа:

принципиальные требования к ВД:
1.Энергия волн прямо пропорциональна длине их фронта,

поэтому рабочий орган преобразователя должен быть вытянут по фронту.

2.Так как волновые давления имеют переменный характер, то движитель должен работать как выпрямитель, создавая тягу в одном направлении (по аналогии с полупроводниковым диодом или диодным мостом).

3.Корпус судна, обеспечивающий плавучесть, не должен подвергаться интенсивным волновым нагрузкам, а волновой движитель должен непосредственно утилизировать энергию волн

4.Энергия волн максимальна на поверхности моря, поэтому волновой движитель должен располагаться у поверхности, а корпус судна должен быть заглублён для уменьшения волновых нагрузок

5.Для обеспечения прочности волнового движителя от штормовых нагрузок в его элементах не должно возникать больших изгибных напряжений. Желательно, чтобы не было и ненадёжных подвижных соединений

ширине корпуса судна
Катамаран с движителями – поворачивающимися сворками между

корпусами

СМПВ с движителями – клапанами

С применением ТРИЗ получены разные идеи ВД:

с гибкими плавниками

прототипом предлагаемого ВД:

с задержкой изготовления подводных корпусов для проведения первых опытов была

изготовлена упрощённая модель судна в виде катамарана

кормы)

модель относит назад. Скорость дрейфа зависит от осадки модели и

от размеров волн. При малой осадке, когда волны не достают до движителя, происходит дрейф назад. При большей осадке, когда волны активно контактируют с движителем, скорость дрейфа незначительно снижается. При увеличении длины волн скорость дрейфа также не увеличивается.
Это означает, что волновой движитель сопротивляется дрейфу.
Тем не менее, движение назад сохраняется и сопровождается значительной килевой качкой, которая существенно мешает работе движителя.

раза и приближается к скорости Fr = 0.1 (по отношению

к длине судна). При этом скорость имеет переменный характер и в отдельные моменты «захвата» модели попутной волной она приближается к фазовой скорости волны.
Но так же, как и на встречном волнении, движению мешает килевая качка.

эффективно движется на попутном волнении. При большой длине волн по

отношению к длине движителя средняя скорость уменьшается. Тем не менее, в моменты «захвата» судна длинной волной можно получить значительные скорости.

Добиться удовлетворительных результатов на встречном волнении не удалось по двум основным причинам: 1) проведено малое количество опытов (ограниченный диапазон параметров волн, только одна конструкция судна и движителя); 2) движению вперёд мешает килевая качка. Для уменьшения килевой качки следует …?

Необходимы дальнейшие эксперименты с корректировкой конструкции волнового движителя, его расположения относительно корпусов судна, а также применяя различные корпуса.
Для повышения эффективности следует изучить работу данного типа ВД в комбинации с другими движителями, например, на основе крыльев.
Использование энергии волн может быть применено в сочетании с обычными ЭУ и движителями (гибридные установки).
Предложенные идеи могут быть реализованы не только на судах, но и других морских сооружениях, например, на плавучих волноломах.