|
Dengiz suvining ko‘tarilish va qaytish energiyasi
|
| bet | 36/100 | | Sana | 11.12.2023 | | Hajmi | 3,21 Mb. | | #115463 |
Bog'liq 14415 2 6BCAAD1C053929B1EB564DE24E4C5A9C7D2724A7 (1)1.8. Dengiz suvining ko‘tarilish va qaytish energiyasi
To‘lqinlar energiyasini amalda qo‘llashga mo‘ljallangan texnik qurilmalarni yaratishga bo‘lgan qiziqish ilk avj payti – o‘tgan asrning boshlari – 1900 - yildan 1930
- yillargacha bo‘lgan davrga to‘g‘ri keladi. Aynan shu davrda birinchi harakatdagi
qurilmalar paydo bo‘ldi. 1910 yilda Fransiyaning Bordo shahri yaqinida 1
kW
quvvatga ega
mamlakatlarning
to‘lqinli moslama namoyish etilgan. Hozirgi vaqtda turli patent beruvchi idoralarida, okean energiyasini qayta
aylantirgichlaridan ko‘proq – bir necha yuz texnik yechimga ega to‘lqin aylantirgichlar ro‘yxatga olingan. Ehtimol, to‘lqinlar – istalgan suv havzasi sirtining qat’iy nishonasi sifatida, boshqalardan ko‘proq ommaviy texnik ijodlar qilishga undasa kerak.
Dunyo patent idoralari kutubxonasida bor bo‘lgan yuzlab takliflar orasidan faqat o‘nlabgina yaroqlilari topiladi. Buning sababi, ko‘plab texnik g‘oyalar, shunchaki,
dengiz muhiti bo‘lmish – asosiy omilni hisobga olmagan holda yaratiladi. Yaqin yillargacha, to‘lqin aylantirgichlar ishlab chiqilishi sohasiga qaratilgan hatti- harakatlarning 70 foizidan 90 foizigacha bo‘lgan miqdori – loyihalarning texnik tomoniga yo‘naltirilgan bo‘lsa, faqatgina 10 foizdan 30 foizgacha miqdori – dengiz to‘lqinlari tasniflarini o‘rganishga qaratilgan.
Hozirgi vaqtda, vaziyat keskin o‘zgargan: moslamalarni takomillashtirish, ularni sanoatda qo‘llashga yaroqli darajaga keltirish – muhim nuqtalarni o‘zgartirishni talab qilmoqda. Shu ma’noda, to‘lqinli energetika bo‘yicha oxirgi yillarda olib borilayotgan ishlanmalar, to‘lqinlar harakati tabiatini yetarlicha o‘rganish bilimiga asoslandi.
To‘lqin hodisasini, to‘lqinlarning turli mexanik tizimlari bilan o‘zaro munosabatini o‘rganish, mos matematik apparat yaratish bo‘yicha N.E.Kochin, V.V.Shuleykin, L.N.Sretenskiy va boshqalar ham izlanish olib borganlar.
Lekin, to‘lqinlar tabiati shundayki, rivojlangan umumiy nazariyaga qaramay, aniq
tumanlar uchun to‘lqin qayta aylantirgichlar yaratish loyihalarini ishlab chiqishda, muhandislarga energiya zahiralarini baholashda va eng yaxshi konstruktiv yechimni tanlashda zarur bo‘lgan ma’lumotlar yetishmaydi.
To‘lqinlar yig‘indi energiyasi shamollar energiyasi foizining bir qismini tashkil etadi. Manba quvvati taxminan 3 TW ga baholanadi. Dunyo okeanida quvvat jihatidan barqaror to‘lqinli hududlar kam topiladi. Aniq tumanlar uchun baholashni amalga oshirish uzoq muddatli kuzatishlarni talab etadi, butun okean bo‘yicha kuzatuvlar yetarli emas. Shimoliy dengiz (unda neft va gaz qazib olish intensiv olib boriladi) va, umuman, shimoliy Atlantika bir qadar o‘rganilgan. Yetarlicha tezoqar Shimoliy
dengizda oddiy to‘lqin – 30 foiz vaqt oralig‘ida bir metr eshishga 40 kW ga yaqin, taxminan 70 foiz vaqtda 10 kW / m quvvatni tashkil etadi.
Buyuk Britaniya g‘arbiy sohili to‘lqinlari potensiali, qirg‘oqdan (30-40) km
uzoqda joylashgan to‘rtta stansiya ma’lumotlarini ishlab chiqish natijalari bo‘yicha, (7-
14) yil davomida (31-44) kW / m oralig‘ida o‘zgaradi. Ammo, tebranish potensialini baholash uchun quvvatning o‘rtamiyona tasniflaridan tashqari, yana spektral va fazoviy (kelish yo‘nalishi) tasniflar ham muhimdir.
Biz dengiz yuzasida ko‘rishga o‘rgangan to‘lqinlar, asosan, shamol ta’sirida hosil bo‘ladi. Lekin to‘lqinlar boshqa sabablarga ko‘ra hosil bo‘lishlari ham mumkin, unda ular shunday nomlanadi:
- oqib keluvchan, ular Oy va Quyoshning oqim tashkil qiluvchi kuchlari ta’sirida hosil bo‘ladi;
- barik, atmosfera bosimi keskin o‘zgarishlari natijasida hosil bo‘ladi;
- seysmik (sunami), ular yer qimirlashi yoki vulqon otilishi natijasida yuzaga keladi;
- kemali, kema harakati natijasida hosil bo‘ladi.
Shamol to‘lqinlari okean va dengizlar yuzasida ko‘proq hosil bo‘ladi.
Shamol to‘lqini deb, dengiz yuzasida shamol chaqirgan to‘lqinlar shakllanishi, rivojlanishi va tarqalishi jarayoniga aytiladi.
Shamol to‘lqiniga ikki asosiy chiziqlar xosdir. Birinchi chiziq – beqarorlik:
to‘lqinlar shakli va o‘lchamlari tartibsizligi. Bir to‘lqin ikkinchisini takrorlamaydi, kattasining ortidan kichigi ergashadi, balki, undan ham kattarog‘i bo‘lishi ham mumkin; ularning har biri alohida bo‘lib, tinmay o‘z o‘lchamlarini o‘zgartiradi. To‘lqin o‘rkachlari nafaqat shamol yo‘nalishida, balki boshqa yo‘nalishlarga ham ko‘chadi. Dengiz yuzasining bunday g‘alayonli murakkab tuzilishi to‘lqin hosil qiluvchi shamolning shiddatli, turbulent xarakterga ega ekanligi bilan izohlanadi. Tebranishlarning ikkinchi chizig‘i – shamolga bog‘liq bo‘lib, uning elementlari vaqt oralig‘i va fazoda tez o‘zgarishi bilan tavsiflanadi. Ammo, to‘lqinlar o‘lchamlari nafaqat shamol tezligiga bog‘liq, balki bunda suv yuzasining konfiguratsiyasi, maydoni va ta’sir qilish muddati ham muhim ahamiyat kasb etadi.
Amaliy nuqtayi nazardan, har bir to‘lqin tebranishi va alohida olingan to‘lqinning elementlarini bilish zaruriyati yo‘q. Shuning uchun, tebranishlarni o‘rganish – oxir oqibatda to‘lqin elementlari va aniqlovchi omillar orasidagi sonlarda ifodalanadigan
statik qonuniyatlarga kelib taqaladi.
To‘lqinli energetik qurilmalarning ko‘prog‘i chuqur suvdagi to‘lqinlardan energiya olib chiqish uchun ishlatiladi. Bu to‘lqinlarning eng umumiy tipi bo‘lib, u dengiz o‘rtacha chuqurligi D to‘lqin uzunligi kattaligining yarmi – / 2 dan ortiq
bo‘ladigan sharoitda amal qiladi. Masalan, to‘lqinning odatiy uzunligi ~ 100 m va amplituda a m ligida, to‘lqin o‘zini, 30 m dan ortiq chuqurlikka ega bo‘lgan dengizdagi chuqur suv to‘lqinidek tutadi.
Chuqur suvdagi yuzaki to‘lqinlar o‘z xususiyatiga ega:
- to‘lqinlar, o‘zgaruvchan uzunlik, faza va kelish yo‘nalishiga ega, buzilmas sinusoidal bo‘ladi;
- suyuqlikning har bir zarrasi harakati aylanma bo‘ladi. Ayni paytda to‘lqinlar ko‘rinishining o‘zgarishi to‘lqinlar harakati tarqalishidan darak beradi, zarralar o‘z-
o‘zicha bu harakatga bog‘liq bo‘lolmaydi va uning yo‘nalishida ko‘chmaydilar;
- suyuqlikning yuza qatlami yuqorida qoladi;
- suyuqlik zarrachalari harakati amplitudasi chuqurlik barobarida eksponensial
/ 2
kamayadi. Yuza darajasining o‘rta holidan chuqurlikda zarralar aylanma
harakati amplitudasi e martaga kamayadi ( e 2,72 – natural logarifmlar asosi). / 2 chuqurlikda suyuqlik zarralari ko‘chishi juda kamayadi, yuzaning 5% dan kamini tashkil etadi;
- aniqki, to‘lqin amplitudasi a uning uzunligi ga, tarqalish tezligi c ga, davri
T ga bog‘liq bo‘lmaydi, u faqatgina, oldingi shamolning dengiz sathi bilan o‘zaro ta’sir xarakteriga bog‘liq bo‘ladi. Juda kam hollarda, /10 bo‘ladigan sharoit paydo bo‘ladi;
- to‘lqinning oq to‘lqin shakli buzilishi, uning yuzasi og‘ishi taxminan 1:7
bo‘lganida yuz beradi. Bunda to‘lqinning energetik potensiali tarqalib ketadi.
Chuqur suvdagi to‘lqinlar uchun: ishqalanish, yuza tortishi va inersiya kuchlari, boshqa ikki yetakchi – gravitatsion aylanma kuchlarga nisbatan kichik bo‘ladi. Shuning uchun, suv yuzasi doim shunday shaklga keladiki, unda istalgan nuqtaga urinma, shu ikki kuchni natijalovchi harakat yo‘nalishiga perpendikulyar bo‘ladi.
Suyuqlikning yuza osti qismida uning zarralari to‘lqin amplitudasiga teng bo‘lgan orbita radiusi a bilan aylanma harakat bajaradi. O‘rkach cho‘qqisidan uning asosigacha bo‘lgan to‘lqin balandligi H , uning ikki baravar ampiltudasiga teng ( H 2a ).
Zarralar harakatining burchak tezligi
sekundda ifodalanib, radianlarda
o‘lchanadi. To‘lqinli yuza shakli shundayki, ilgarilanma harakat kuzatiladi, lekin suvning o‘zi to‘lqin tarqalish yo‘nalishida ko‘chmaydi (chapdan o‘ngga). Bunday ehtimoliy ko‘chish ko‘rinishi – suyuqlikning ketma-ket joylashgan zarralari fazalarining aralashuvini kuzatish natijasidir.
Natijalovchi kuch F , yuzadagi zarraga m massa bilan ta’sir etadi. Bunday
kuchlar ta’sirida shunday shaklga kiradiki, unda istalgan nuqtaga urinma F ga perpendikulyar bo‘ladi.
O‘rkachga ko‘tarilishda ( P1 holat), zarra markazdan qochma kuch ma 2 ta’siri ostida qoladi. Keyingi daqiqada zarra pastga tushadi va uning o‘rnini qo‘shnisi – faza
bo‘yicha ushlanish bilan aylanayotgan zarra egallaydi. P2 holatda zarra suyuqlikning o‘rta sathida bo‘ladi va yuza natijalovchi kuch F ga perpendikulyar joylashadi.
P3
Chekinish holatida pastga yo‘nalgan kuch maksimal bo‘ladi (markazdan
qochma va gravitatsion kuchlar birlashadi).
P4 holatida zarra harakat davriyligini deyarli tugatadi.
To‘lqinli energetik stansiyalar ishi asosida to‘lqinlarning po‘kak, mayatnik, kurak va hokazolar kabi ko‘rinishlarda yasalgan ishchi organlarga ta’siri yotadi. Ular ko‘chishining mexanik energiyasi elektrogenerator yordamida elektr energiyasiga aylanadi.
|
| |
