02:22 Мск 28.05.2017
ESTP
Экспертный Строительный Портал
Публикации
26.08.2015

Ветрогенераторы, мощные как ветер, бесшумные как сова

Современные технологии не стоят на месте и ученые предпринимают все новые попытки усовершенствовать устройства, позволяющие генерировать "чистую" энергию из альтернативных источников. Вслед за новыми тенденциями развития солнечной энергетики, не останавливаются изыскания и в отношении использования энергии ветра.

Обыкновенная сипуха

Рис. 1. Обыкновенная сипуха

После предпринятой попытки разработать ветрогенератор принципиально новой конструкции, ученые направили свои усилия на задачу усовершенствования привычного ветряка трехлопастной конструкции с целью снижения производимого им уровня шума.

Вдохновение для этой непростой задачи исследователи почерпнули из сферы знаний, напрямую не связанной с производством электроэнергии, но также имеющей косвенное отношение к аэродинамике - орнитологии.

Есть на земле птицы, полет которых практически не создает каких-либо звуков, невзирая на то, что птицам этим приходится работать крыльями и порой интенсивно. Речь идет о совах, которые умеют беззвучно подлететь к своей добыче. По итогам акустических исследований полетов этих пернатых, проведенных группой из Кембриджского университета, выяснилось, что все дело в строении совиных перьев.

Под сильным увеличением стало заметно, что у каждого совиного пера есть дополнительный слой из мягких волосков, подобных пуху. Они расположены так, чтобы создавать вдоль задней кромки крыла пористую кайму. А вдоль передней кромки крыла совы расположена своеобразная гибкая "гребенка" щетинок.

Такая структура во время полета позволяет в значительной мере сглаживать последствия столкновения двух воздушных потоков, образующихся вдоль верхней и вдоль нижней частей крыла, которые и производят слышимый шум.

Структура пера совы

Рис. 2. Структура пера совы

Что касается шума, производимого лопастями ветряков, то он также преимущественно происходит при столкновении потоков воздуха за задней кромкой лопасти, приводящем к возникновению турбулентности.

Воспользовавшись "совиной хитростью", группа исследователей с факультета прикладной математики и теоретической физики Кембриджского университета во главе с профессором Найджелом Пиком не только создала теоретическую модель, но и (в сотрудничестве с компанией Virginia Tech, Лехайским и Флоридским Атлантическим Университетами) трехмерный прототип пластикового покрытия для лопасти, уменьшающего шум от работы ветрогенератора.

Данное покрытие было протестировано на реальном ветряке, помещенном в аэродинамическую трубу. Произведенные во время испытания замеры показали хороший результат- понижение уровня шума на 10 децибел.

Кто-то может сказать, что 10 децибел - это примерно звук от шелеста листьев деревьев, т.е. практически ничто. Но не будем забывать, что уровень шума изменяется по логарифмической шкале. Поэтому уменьшение шума с примерно 40 до 30 дБ (на эти самые 10 дБ) (согласно информации Sciencedaily) вполне существенно. Для наглядности приведем такой пример - на расстоянии в 300 метров от ветрогенератора (а примерно на таком отдалении или дальше обычно располагается жилье), шум в 30 дБ практически не воспринимается человеческим ухом, в то время как уровень звука в 40дБ можно сравнить с тем, что кто-то постоянно бубнит у вас за стенкой.

Кстати, разработчики не намерены останавливаться на достигнутом, и возможно первоначальный результат будет еще улучшен.

В ходе исследований, правда, уже разработан материал, схожий по своему виду с вуалью, который способен понизить уровень шума даже на 30 дБ, однако использовать его при производстве ветрогенераторов пока не представляется возможным.

Далее планируется произвести испытания на ветряках в реальных условиях, а также использовать для этого не одиночный ветрогенератор, а целую ветроэлектростанцию. Сейчас многие компании прибегают к понижению скорости вращения лопастей ветряков, чтобы вписаться в соответствующие акустические нормативы, что неизбежно ухудшает экономические показатели.

В связи с этим, ученые намерены узнать, насколько повысится КПД ветряков с покрытием, которое позволит не снижать искусственно количество вращений.

Также команда исследователей рассматривает варианты применения нового материала и в контексте шумоизоляции аэропортовых комплексов, а также в будущем, возможно даже самолетов.

  0
  4673
Темы
Актуально
Велодвижение, миф и реальность
28.04 Велодвижение, миф и реальность
Новости из мира городского велосипедного движения в нашей стране появляются в последнее время с завидной регулярностью. Тут и там возникают интересные проекты по развитию велодорожек, ширятся ряды велоэнтузиастов. Муниципальные власти наиболее продви...
 
  3339
Делаем декоративный камень из гипса
28.04 Делаем декоративный камень из гипса
Знакомимся с облицовочным камнем, изготовленным из гипса с добавлением полимеров. Рассмотрим его свойства и возможности в отделке, а также, как изготовить его собственными силами в домашних условиях.
 
  2214