Clasificarea valurilor mării.

Plan

Cursul numărul 4. Tematica. Valurile marii

UDC: 656.62.052.4:551.5 (075) Kuznetsov Yu.M. dr., profesor asociat,

Departamentul „Navigație”

1. Clasificarea valurilor mării.

2. Elemente ale undelor.

3. Privirea valurilor.

Ca urmare a impactului asupra apelor oceanelor și mărilor a diferitelor forțe naturale, apar mișcări oscilatorii și de translație ale particulelor de apă.

Sub valurile mării înțelegem această formă de mișcare periodică, în continuă schimbare, în care particulele de apă oscilează în jurul poziției lor de echilibru.

Valurile mării sunt clasificate după mai multe criterii:

Origine distingeți următoarele tipuri de unde:

Vântul, format sub influența vântului,

Marea mare, apărută sub influența atracției Lunii și a Soarelui,

Anemobar, format atunci când nivelul suprafeței mării se abate de la poziția de echilibru, care are loc sub influența vântului și a modificărilor presiunii atmosferice,

Seismică (tsunami) rezultată din cutremure subacvatice și erupții de vulcani subacvatici sau de coastă,

La bordul navei, format în timpul deplasării navei.

În funcție de forțele care tind să readucă particula de apă în poziția de echilibru:

unde capilare (unduri),

Gravitațional.

După acțiunea forței după formarea undei:

Liber (forța a încetat),

Forțat (acțiunea forței nu a încetat.

Prin variabilitatea elementelor în timp:

Așezată (nu le schimbați elementele),

Nestabili, în curs de dezvoltare, estompând, (schimbându-și elementele în timp).

După locație în coloana de apă:

Suprafață, care se ridică la suprafața mării ,

Internă, care se ridică la adâncime.

Dupa forma:

Bidimensional, reprezentând arbori lungi paraleli unul pe altul,

Tridimensional, care nu formează arbori paraleli. Lungimea crestei este proporțională cu lungimea de undă (valuri de vânt),

Solitar (singur), având doar o creastă în formă de cupolă fără bază de val.

Prin raportul dintre lungimea de undă și adâncimile mării:

Scurtă (lungimea de undă este mult mai mică decât adâncimea mării),

Lung (lungimea de undă este mult mai mare decât adâncimea mării).

Prin mutarea formei de undă:

Translațională, caracterizată printr-o mișcare vizibilă a profilului undei Particulele de apă se mișcă pe orbite circulare.

În picioare (seisha), nu vă deplasați în spațiu. Particulele de apă se mișcă numai în direcția verticală. Seiches apar atunci când nivelul apei crește la un capăt al unui corp de apă și coboară simultan la celălalt, de obicei după ce vântul se oprește.

În bazinele mici (într-un port, un golf etc.), poate apărea o seiche în timpul trecerii navelor.



Cel mai adesea, în mări și oceane, navigatorii trebuie să facă față valurilor de vânt, care fac ca nava să se rostogolească, să inunde puntea, să reducă viteza și, într-o furtună puternică, provoacă pagube care duc la moartea navei.

Valurile vântului sunt împărțite în trei tipuri principale:

vânt- aceasta este emoția care se formează de vântul care sufla într-un loc dat la un moment dat. Odată cu slăbirea sau încetarea completă a vântului, entuziasmul se transformă într-o umflătură.

Umfla- este un val care se propagă prin inerție sub formă de unde libere după slăbirea sau încetarea vântului. O umflatură care se extinde în timpul calmului se numește umflatură moartă. Valurile de swell sunt de obicei mai lungi decât valurile vântului, mai blânde și au o formă aproape simetrică. Direcția umflaturii poate diferi de direcția vântului și adesea umflarea se propagă spre vânt sau în unghi drept față de acesta.

Surf- Acestea sunt valuri formate de valuri de vant sau de umflatura in apropierea coastei. Răspândindu-se din apele adânci ale mării deschise spre coastă în ape puțin adânci, valurile se transformă. Undele tridimensionale se transforma in bidimensionale, avand forma unor creste lungi paralele intre ele.Inaltimea, abruptul si forta distructiva lor cresc.Forta de impact a unui val de spargere poate ajunge la 90 t/m 2 . În zona de surf, apar momente de răsturnare și răsturnare, care sunt periculoase pentru ambarcațiuni.

Prin urmare, navigarea în zona de coastă puțin adâncă și aterizarea aici este foarte dificilă, periculoasă și uneori imposibilă.

Avertismentele subacvatice pot fi întrerupătoare.

Un breaker este un fenomen când valurile se răstoarnă și se sparg peste bancuri, maluri, recife și alte cote de fund.

Un tip de val este mulțime - aceasta este întâlnirea undelor din diferite direcții, drept urmare ele pierd o anumită direcție de mișcare și sunt unde stătătoare aleatorii.

Fiecare val este caracterizată de anumite elemente, cum ar fi:

Crest valuri - partea de undă situată deasupra nivelului calm.

Vertex valuri - cel mai înalt punct al crestei valurilor.

Gol valuri - partea undei situată sub nivelul calm.


Valurile sunt caracterizate de următoarele elemente (Fig. 1):

Orez. 1 Elemente ondulatorii

Talpa - punctul cel mai de jos al scobitului valului;

Înălţime h- distanta verticala de la baza spre varful valului;

Lungime λ - distanta orizontala intre varfurile a doua creste adiacente;

Abrupție - raportul dintre înălțimea valului și lungimea sa ();

Perioadă τ - intervalul de timp dintre trecerea a două vârfuri adiacente prin același punct fix;

Front - o linie care trece de-a lungul crestei unui val dat; o linie perpendiculară pe frontul de undă se numește fascicul de undă;

Viteza de propagare c - distanta parcursa de un anumit punct al undei pe unitatea de timp;

Direcția de propagare - unghiul măsurat dinspre nord în direcția mișcării undelor (sau adevărata loxodă, de unde se deplasează undele).

Pe baza teoriei hidrodinamice a valurilor se obțin formule care raportează elemente individuale ale valurilor în apă adâncă (când adâncimea mării >);

din= 1,56 τ,

λ = 0,64 din 2 ,

τ = 0,64 din,

Înălțimea valului se măsoară direct sau se determină aproximativ folosind o nomogramă specială.

S-a stabilit că odată cu adâncimea, undele se potolesc rapid și se propagă la adâncimi egale cu lungimea de undă. Deci, la o adâncime egală cu jumătate din lungimea de undă, înălțimea valului este de 23 de ori mai mică decât la suprafață, iar la o adâncime, egal cu lungimea valuri de 535 de ori.

În navigație, trebuie avut în vedere că valurile mari apar atunci când suflă un vânt foarte puternic de direcție constantă timp îndelungat.

(mai mult de o zi), în bazine de dimensiuni și adâncimi considerabile, și că în zona de coastă, formarea valurilor, pe lângă adâncime, este foarte influențată de configurația liniei de coastă și de direcția vântului față de coastă ( vântul de pe coastă sau dinspre mare).

Fiecare val este caracterizat de anumite elemente. Elementele comune pentru valuri sunt: ​​1. vârf- punctul cel mai înalt al crestei valului; 2. unic- punctul cel mai de jos al valului; 3. înălţime(h) - excesul vârfului valului; 4. lungime() este distanța orizontală dintre vârfurile a două creste adiacente pe un profil de undă desenat în direcția generală de propagare a undei; cinci. perioadă(T) - interval de timp dintre trecerea a două vârfuri de undă adiacente printr-o verticală fixă; cu alte cuvinte, este intervalul de timp în care valul parcurge o distanță egală cu lungimea sa; 6. abrupt (e)- raportul dintre înălțimea unui val dat și lungimea acesteia. Abruptul undei în diferite puncte ale profilului undei este diferit. Abrupta medie a undei este determinata de raportul:

7. viteza undei(c) - viteza de deplasare a crestei undei pe directia de propagare a acesteia, determinata pentru un interval scurt de timp de ordinul perioadei; valuri; 8. front de val- o linie pe planul unei suprafețe rugoase care trece de-a lungul vârfurilor crestei unui val dat, care sunt determinate de un set de profile de undă trasate paralel cu direcția generală de propagare.

Figura 1. Elemente de bază ale unui val

2.2 Viteza valurilor vântului

Valurile vântului sunt caracterizate doar de o ușoară mișcare orizontală a apei. Pe măsură ce adâncimea crește, deplasarea orizontală devine neglijabil de mică deja la o adâncime care depășește lungimea de undă. Drept urmare, în apele adânci, valurile practic nu interacționează cu fundul și comportamentul lor nu depinde de adâncime. Prin urmare, viteza de fază a unei unde este doar o funcție a lungimii de undă. În apă adâncă

Se numește orice sistem în care viteza unei unde depinde de lungimea acesteia dispersat. Prin urmare, oceanul adânc este un sistem tipic de dispersie. La , viteza undei devine independentă de (sistemul încetează să mai fie dispersat). Dar, în același timp, devine dependentă de adâncime.

Pe apă mică

Toate cele de mai sus se referă la viteza de fază a undei. Viteza grupului, de ex. viteza de propagare a energiei diferă de viteza de fază într-un mediu dispersat. Pentru două cazuri limită (undă adâncă și undă superficială), următoarele relații sunt adevărate:

în apă adâncă:

în apă mică:

2.3 Înălțimea valurilor

Înălțimea valurilor depinde de:

    accelerarea valurilor;

    durata vântului;

    viteza vântului.

Figura 2. Graficul dependenței înălțimii valurilor de viteza vântului

Înălțimea maximă a valului înregistrată a fost de 34 m; lungimea sa era de 342 m; perioada 14,8 s.. Avea o viteză de fază de 23,1 m/s și o viteză de grup de aproximativ 11,5 m/s

2.4 Energia valurilor

Conform teoriei hidrodinamice, energia unei unde este suma energiei cinetice Ek a particulelor fluide care participă la mișcarea valurilor și a energiei potențiale Ep determinată de poziția masei fluidului ridicată deasupra nivelului unei suprafețe calme. În undele de amplitudine mică, energia pe zonă având lungimea de undă și lățimea unitară:

, (6)

unde este densitatea lichidului, este accelerația căderii libere;

Ondularea mării este mișcarea suprafeței apei în sus și în jos de la nivelul mediu. Cu toate acestea, ele nu se mișcă în direcția orizontală în timpul valurilor. Acest lucru poate fi văzut observând comportamentul unui plutitor care se legănă pe valuri.

Valurile sunt caracterizate de următoarele elemente: partea cea mai de jos a valului se numește fundul, iar partea cea mai înaltă se numește creasta. Abruptul pantelor este unghiul dintre panta ei și planul orizontal. Distanța verticală dintre fund și creastă este înălțimea valului. Poate ajunge la 14-25 de metri. Distanța dintre două tălpi sau două creste se numește lungime de undă. Cea mai mare lungime este de aproximativ 250 m, undele de până la 500 m sunt extrem de rare.Viteza de înaintare a valurilor se caracterizează prin viteza lor, adică. distanța parcursă de creastă, de obicei pe secundă.

Principala cauză a formării undelor este . La viteze mici, apar ondulații - un sistem de mici valuri uniforme. Apar la fiecare rafală de vânt și se estompează instantaneu. Cu un vânt foarte puternic care se transformă într-o furtună, valurile pot fi deformate, în timp ce panta sub vânt se dovedește a fi mai abruptă decât cea pe vânt, iar cu vânturi foarte puternice, crestele valurilor se desprind și formează spumă albă - „miei”. Când furtuna s-a terminat, valuri înalte încă cutreieră marea mult timp, dar fără creste ascuțite. Valurile lungi și ușor înclinate după încetarea vântului se numesc swell. O umflare mare cu o abruptă mică și o lungime de undă de până la 300-400 de metri în absența vântului se numește umflare de vânt.

Transformarea valurilor are loc și atunci când se apropie de țărm. Când se apropie de o coastă în pantă ușor, partea inferioară a valului care se apropie încetinește pe sol; lungimea scade și înălțimea crește. Vârful valului se mișcă mai repede decât partea de jos. Valul se răstoarnă, iar creasta lui, căzând, se prăbușește în stropi mici, saturate de aer, spumoase. Valurile care se sparg lângă țărm formează surf. Este întotdeauna paralel cu malul. Apa stropită de val de pe mal curge încet înapoi de-a lungul plajei.

Când un val se apropie de un țărm abrupt, lovește stâncile cu toată puterea lui. În acest caz, valul este aruncat în sus sub forma unui arbore frumos, spumos, ajungând la o înălțime de 30-60 de metri. În funcție de forma rocilor și de direcția valurilor, arborele este împărțit în părți. Forța de impact a valurilor ajunge la 30 de tone la 1 m2. Dar trebuie remarcat că rolul principal nu îl au impacturile mecanice ale maselor de apă asupra rocilor, ci bulele de aer rezultate și picăturile hidraulice, care practic distrug rocile care le compun (vezi Abraziune).

Valurile distrug în mod activ pământul de coastă, se colușează și abrazează materialul clastic, apoi îl distribuie de-a lungul versantului subacvatic. La adâncimile coastei, forța impactului valurilor este foarte mare. Uneori, la o oarecare distanță de coastă există o mică adâncime sub forma unui scuipat subacvatic. În acest caz, răsturnarea valurilor are loc pe puțin adâncime și se formează un întrerupător.

Forma valului se schimbă tot timpul, dând impresia de alergare. Acest lucru se datorează faptului că fiecare particulă de apă descrie cercuri în jurul nivelului de echilibru cu mișcare uniformă. Toate aceste particule se mișcă în aceeași direcție. În fiecare moment, particulele se află în puncte diferite ale cercului; acesta este sistemul de unde.

Cele mai mari valuri de vânt au fost observate în emisfera sudica unde oceanul este cel mai întins și unde vânturile de vest sunt cele mai constante și puternice. Aici valurile ating 25 de metri înălțime și 400 de metri lungime. Viteza lor de deplasare este de aproximativ 20 m/s. În mări, valurile sunt mai mici - chiar și în cele mari ajung la doar 5 m.

O scară în 9 puncte este utilizată pentru a evalua gradul de rugozitate a mării. Poate fi folosit în studiul oricărui corp de apă.

Scala de 9 puncte pentru evaluarea gradului de perturbare a mării

Puncte Semne ale gradului de entuziasm
0 Suprafață netedă
1 Ondulări și valuri mici
2 Crestele micilor valurilor încep să se răstoarne, dar încă nu există spumă albă
3 În unele locuri, pe crestele valurilor apar „miei”.
4 „Mieii” se formează peste tot
5 Apar creste de mare inaltime, iar vantul incepe sa rupa din ele spuma alba.
6 Crestele formează puțuri de valuri de furtună. Spuma începe să se întindă complet
7 Fâșii lungi de spumă acoperă pantele valurilor și ajung pe alocuri la fundul acestora.
8 Spuma acoperă complet pantele valurilor, suprafața devine albă
9 Întreaga suprafață a valului este acoperită cu un strat de spumă, aerul este umplut cu ceață și pulverizare, vizibilitatea este redusă

Pentru a proteja instalațiile portuare, danele, zonele de coastă ale mării de piatră și blocuri de beton, diguri sunt construite pentru a amortiza energia valurilor pentru a le proteja de valuri.

Emoția este însoțită de mișcarea maselor de apă. Mișcarea particulelor de apă în timpul valurilor are loc de-a lungul orbitelor neînchise și este un proces dezordonat aleatoriu care este dificil pentru o descriere teoretică și depinde de mulți factori.

Elementele principale ale valurilor vântului mării sunt următoarele: înălțimea h este distanța verticală de la jgheabul valurilor până la creastă; lungimea X - distanta orizontala dintre doua creste sau jgheaburi consecutive; perioada T, - intervalul de timp dintre trecerea vârfurilor a două valuri consecutive printr-o verticală fixă.

Înălțimea valurilor vântului offshore scade pe măsură ce se deplasează de la suprafață spre fundul mării. Conform teoriei trohoidale clasice a valurilor, înălțimea lor scade odată cu adâncimea conform legii exponențiale.

h 2 \u003d el -2ir / ^ (3.1)

unde z este adâncimea de la suprafața mării; h z și h - înălțimea valurilor la adâncimea z și, respectiv, pe suprafața mării.

În realitate, atenuarea undelor cu adâncime are loc ceva mai rapid decât rezultă din teoria clasică a undelor. Rezultatele studiilor de teren arată că scăderea înălțimii valurilor de suprafață cu adâncimea pentru acvatice

toriu, a cărui adâncime este de 2 ori sau mai mare decât lungimea de undă, este mai corect să se estimeze prin expresie

h z \u003d el -5,5 (z / X) 0,8. (3,2)

Cu toate acestea, pentru calculele de inginerie, astfel de perfecționări nu sunt esențiale. În aceste zone de apă, este posibil să se calculeze aproximativ înălțimea valului h z la adâncimea z, pe baza unei reguli simple: dacă adâncimea crește în progresie aritmetică, atunci înălțimea valului scade exponențial (Tabelul 3.1).

Valurile vântului sunt împărțite în forțate, care apar și sub influența presiunii vântului și libere, care apar după încetarea vântului sau au depășit zona sa de acțiune. Undele libere sunt altfel numite unde de umflare. Rezultatele numeroaselor observații ale valurilor în condiții naturale arată că pentru zonele de apă adâncă, unde fundul nu afectează forma și dimensiunea valurilor de vânt, putem presupune că X ≈ 20h pentru valurile de vânt și X ≈ 30h pentru valurile de umflături (Tabel 3.2). Obstacolele întâlnite în traseul valurilor sunt supuse unor sarcini hidrodinamice. Conform conceptelor moderne de hidrodinamică, principalele componente ale forței totale a presiunii valurilor asupra oricărei bariere cilindrice sunt forța de rezistență, forța de inerție și forța de impact a apei asupra barierei.

Forța de tracțiune este proporțională cu pătratul vitezei liniare a mișcării orbitale. Valoarea sa maximă este atinsă atunci când vârful crestei valului trece pe lângă monosuport. Forța de rezistență frontală se datorează faptului că pe suprafața barierei, atunci când un fluid vâscos curge în jurul ei, ia naștere un strat limită al structurii vortex și, în anumite condiții, se desprinde periodic. Energie,

Tabelul 3.1

Scăderea înălțimii valurilor cu adâncimea mării (în unități relative)

Tabelul 3.2

Scale ale gradului valurilor de vânt (numărător) și umflături (numitor)

< 0, 25 - 0,75

Moderat

Energia cheltuită pentru formarea de vârtejuri și pentru depășirea frecării apei împotriva unui obstacol creează o forță de rezistență.

Forța inerțială se explică prin faptul că, în condițiile regimului valurilor, bariera este derulată de un flux de apă cu viteză variabilă. O modificare a vitezei de mișcare a apei în timp creează o forță, a cărei mărime este direct proporțională cu accelerația curgerii. Valoarea maximă a acestei forțe este atinsă în secțiunea valului, a cărei poziție corespunde aproximativ nivelului neperturbat al mării. Astfel, în raport cu forța de rezistență, forța de inerție are o defazare egală cu n/2.

Forța impactului se datorează scăderii bruște a vitezei curgerii și este însoțită de o supratensiune. Această forță este proporțională cu pătratul

debitul. Valoarea sa maximă este atinsă în fază cu forța de rezistență maximă.

Rolul componentelor individuale în forța totală pentru valuri și bariere de diferiți parametri este diferit. Pentru undele relativ mici, care nu sunt însoțite de o supratensiune, componenta inerțială joacă cel mai mare rol. Pentru valurile mari abrupte, în special în timpul unei stropi, rolul principal este jucat de forțele de tracțiune și impact.

Unul dintre criteriile importante în determinarea forțelor presiunii valurilor este parametrul de adâncime relativă - raportul dintre adâncimea zonei apei H și lungimea de undă X. Dacă H / X > 0,5, atunci zona apei este considerată apă adâncă și este se presupune că fundul mării nu afectează semnificativ debitul în jurul barierei .

Din Tabel. 3.1 se poate observa că deja la 2/X = 5/9 înălțimea valului este de doar aproximativ 3% din cea de suprafață. Evident, la o adâncime unde înălțimile valurilor sunt mici, presiunea valurilor asupra obstacolelor este și ea mică. Acest lucru determină independența valorilor presiunii rezultatelor undei asupra barierei față de adâncimea zonei apei, dacă H/X > 0,5.

Natura stabilă a dependenței dintre elementele undelor X și h (vezi Tabelul 3.2) face posibilă trecerea de la parametrul H/X la parametrul H/h, ceea ce este mai convenabil în calculele practice. Apoi putem concluziona că atunci când se determină forța presiunii undei, influența fundului asupra naturii fluxului de undă în jurul obstacolului poate fi ignorată dacă H/h > 10.

În apele puțin adânci și în zona de surf, creșterea lungimii de undă este în urmă cu creșterea înălțimii lor. Planeitatea undelor scade aici și atinge valoarea X/h = 8+12. Prin urmare, influența fundului asupra procesului de curgere în jurul unui obstacol în ape puțin adânci poate fi ignorată la valori mai mici ale parametrului H/h.

valurile oceanului

valuri de vant sunt create ca urmare a efectului vântului (deplasarea maselor de aer) pe suprafața apei, adică injecție. Motivul mișcărilor oscilatorii ale valurilor devine ușor de înțeles dacă se observă efectul aceluiași vânt pe suprafața unui lan de grâu. Inconsecvența fluxurilor de vânt, care creează valuri, este clar vizibilă.

Datorită faptului că apa este o substanță mai densă decât aerul (de aproximativ 800 de ori) - reacția apei la acțiunea vântului este oarecum „târzie”, iar ondulațiile se transformă în valuri numai după o anumită distanță și timp, cu condiția ca vântul este expus constant. Dacă luăm în considerare parametri precum constanța fluxului vântului, direcția acestuia, viteza, zona de influență, precum și starea anterioară a oscilației suprafeței apei, atunci obținem direcția val, înălțimea valului, frecvența valului, impunerea mai multor oscilații-direcții pe aceeași zonă suprafață a apei. Trebuie remarcat faptul că direcția valului nu coincide întotdeauna cu direcția vântului. Acest lucru este vizibil mai ales atunci când se schimbă direcția vântului, se amestecă diferiți curenți de aer, se schimbă condițiile mediului de impact (mare deschisă, port, pământ, golf sau orice alt corp suficient de mare care poate schimba tendința de impact și formarea valurilor) - asta înseamnă că uneori vântul atenuează valurile. În marea adâncă, mărimea valurilor și natura valurilor sunt determinate de viteza vântului, durata acțiunii acestuia, structura câmpului de vânt și configurația liniei de coastă, precum și distanța față de subvin. coasta în direcția vântului până la punctul de observație.

Mișcarea pe verticală a undelor

Spre deosebire de debitele constante din râuri, care merg aproape în aceeași direcție, energia valurilor este conținută în oscilația lor verticală și parțial orizontală la adâncime mică. Înălțimea valului, sau mai bine zis, distribuția sa, este considerată la 2/3 peste suprafața medie a apei și doar 1/3 în adâncime. Aproximativ același raport este observat în viteza undei în sus și în jos. Probabil, această diferență este cauzată de natura diferită a forțelor care afectează mișcarea valului: atunci când masa de apă crește, este în principal presiunea care acționează (valul este literalmente stors din mare de presiunea crescută a apei în acest suprafata si rezistenta relativ scazuta-presiunea aerului). Când valul se mișcă în jos, forța gravitațională, vâscozitatea lichidului și presiunea vântului de pe suprafață acționează în principal. Contracarând acest proces sunt: ​​inerția mișcării anterioare a apei, presiunea internă a mării (apa cedează încet valului descendent - deplasarea presiunii în zonele apropiate de apă), densitatea apei, probabilitatea curenți de aer ascendenți (bule) care apar atunci când creasta valului se răstoarnă etc.

Valurile ca sursă de energie regenerabilă

Este deosebit de important de remarcat faptul că valurile vântului sunt energie eoliană concentrată. Undele sunt transmise pe distanțe mari și rețin potențialul de energie pentru o lungă perioadă de timp. Deci, se poate observa adesea emoția mării după o furtună sau furtună, când vântul s-a stins de mult, sau emoția mării în timpul calmului. Acest lucru conferă valurilor un mare avantaj ca sursă de energie regenerabilă, având în vedere relativa constanță și predictibilitate, deoarece valurile apar cu o întârziere mică sau deloc după apariția vântului și continuă să existe mult timp după acesta, trecând la distante lungi, ceea ce face ca generarea de energie electrică din valuri să fie mai rentabilă în comparație cu turbinele eoliene. La aceasta ar trebui adăugată și constanța valurilor mării, indiferent de ora zilei sau de înnorare, ceea ce face generatoarele de valuri mai rentabile în comparație cu panourile solare, deoarece panourile solare generează energie electrică doar în timpul zilei și de preferință pe vreme senină de vară - în iarna, procentul de productivitate scade la 5% din capacitatea estimată a bateriei.

Fluctuațiile de la suprafața apei sunt rezultatul activității solare. Soarele încălzește suprafața planetei (și inegal - pământul se încălzește mai repede decât marea), o creștere a temperaturii la suprafață duce la o creștere a temperaturii aerului - și aceasta, la rândul său, duce la expansiunea aerului, ceea ce înseamnă o creștere. în presiune. Diferența de presiune a aerului în diferite regiuni ale atmosferei, împreună cu forța Coriolis, sunt principalii factori în formarea vântului. Și vântul bate valurile. Trebuie remarcat faptul că acest fenomen funcționează bine și în direcția opusă, când suprafața planetei se răcește neuniform.

Dacă luăm în considerare posibilitatea creșterii concentrației de energie pe metru pătrat de suprafață prin reducerea adâncimii fundului și (sau) crearea de „peni” cu valuri - bariere verticale, atunci obținerea energiei electrice din oscilațiile valurilor de pe suprafața apei devine un propunere foarte profitabilă. Se estimează că atunci când folosește doar 2-5% din energia valurilor din oceanele lumii, umanitatea este capabilă să-și acopere toate nevoile actuale de electricitate la nivel global de 5 ori. ] .

Complexitatea transpunerii generatoarelor de unde în realitate constă în mediul acvatic însuși și în volatilitatea acestuia. Există cazuri cunoscute de înălțimi ale valurilor de 30 de metri sau mai mult. Valurile sau concentrația mare de energie a valurilor sunt puternice în zonele mai apropiate de poli (în medie 60-70 kW/mp). Acest fapt stabilește sarcina inventatorilor care lucrează în latitudinile nordice de a asigura fiabilitatea adecvată a dispozitivului decât nivelul de eficiență. Și invers - în Marea Mediterană și Marea Neagră, unde intensitatea energetică a valurilor este în medie de aproximativ 10 kWh/metru pătrat, proiectanții, pe lângă capacitatea de supraviețuire a instalației în condiții nefavorabile, sunt nevoiți să caute modalități de creșterea eficienței instalației (COP), ceea ce va determina invariabil pe aceasta din urmă să creeze instalații mai rentabile. Un exemplu este proiectul australian Oceanlinx.

ÎN Federația Rusă această nișă de producere a energiei electrice nu a fost încă umplută, în ciuda întinderilor de apă practic nelimitate de intensitate energetică diferită, începând de la Baikal, Marea Caspică, Marea Neagră și terminând cu Oceanul Pacific și alte întinderi de apă din nord (pentru perioada de neîngheț). ), dar companiile rusești lucrează deja la propriile generatoare de valuri capabile să extragă energie electrică din valuri. Un exemplu este OceanRusEnergy din Ekaterinburg.

În plus, acolo unde valurile sunt transformate în energie electrică, viața marină devine mai bogată datorită faptului că fundul nu este expus efectelor distructive în timpul unei furtuni.

Vezi si

Note

Literatură

  • Valurile mării // Marea Enciclopedie Sovietică: [în 30 de volume] / cap. ed. A. M. Prohorov. - Ed. a 3-a. - M.: Enciclopedia Sovietică, 1969-1978.
  • Carr, Michael „Înțelegerea valurilor” Sail Oct 1998: 38-45.
  • Rousmaniere, John. Cartea de la Annapolis a navigației, New York: Simon & Schuster 1989
  • G.G. Stokes. Despre teoria undelor oscilatorii (neopr.) // Transactions of the Cambridge Philosophical Society. - 1847. - T. 8. - p. 441-455.
    Retipărit în: G.G. Stokes.

închide