Представьте, что запускаете воздушного змея. Вы чувствуете силу в веревке, которую держите в руке. Когда вы направляете змея в сторону, скорость увеличивается, генерируется дополнительная сила. На этом простом принципе основана запатентованная технология компании Minesto, которая занимается разработкой технологий в области морской энергетики. Только их змей «летит» не по воздуху, а в океане. Вода почти в тысячу раз плотнее воздуха, поэтому вырабатываемая ею энергия более концентрированная.

Приливный змей, конструкция которого напоминает аэроплан, сконструирован таким образом, чтобы вызывать как можно меньшее сопротивление. Крылья устройства используют гидродинамическую подъемную силу, которая генерируется в подводных течениях и толкает змея вперед. Используя встроенную систему управления, крылья двигаются по предварительно заданной траектории в виде цифры восемь, а значит, турбина движется в воде со скоростью выше, чем фактическая скорость океанского течения. Затем вырабатываемая энергия подается бортовым генератором по несъемному тросу, который соединяет змея с морским дном.

Энергетический центр для приливных змеев

Более компактная модель приливного змея Dragon 4 была введена в эксплуатацию у побережья города Вестманна на Фарерских островах. В близлежащем заливе Хестфьорд строится первый в мире энергетический парк приливных змеев. После ввода в эксплуатацию этот парк будет обеспечивать планируемую мощность 30 МВт и годовую производительность 84 ГВтч.

Я хочу быть уверенным в правильности базовой конструкции с самого начала. Именно поэтому мы обратились в компанию SKF.

Никлас Лагессон, главный инженер-конструктор Minesto

Одновременно с этим в Гётеборге, Швеция, разрабатываются приливные электростанции нового поколения Dragon 12, предназначенные для выработки энергии в промышленных масштабах. Размах их крыльев составляет 12 м (от края до края), сухая масса — 28 т, а производственная мощность — до 1,2 МВт. Minesto — единственная компания, которая занимается разработкой приливных змеев для низкоскоростных приливо-отливных и океанских течений, так что эта технология будет востребована во многих океанических районах по всему миру.

На раннем этапе создания электростанции Dragon 12 главный инженер-конструктор Minesto Никлас Лагессон привлек компанию SKF к разработке систем подшипников и уплотнений для рулей направления и высоты.

«Как инженер я хочу контролировать все параметры и быть уверенным в правильности базовой конструкции с самого начала, — говорит Лагессон. — Именно поэтому мы обратились в компанию SKF, у которой есть большой опыт в области систем подшипников и уплотнений».

Правильная идея с самого начала

Для Ивонн Ридберг, инженера по прикладным задачам SKF, которая помогала Никласу Лагессону в процессе проектирования, этот шаг не стал неожиданным.

«У компании Minesto была правильная идея с самого начала — на раннем этапе инвестировать время и ресурсы в оптимизацию систем подшипников, — поясняет Ридберг. — Это даёт большую свободу при разработке экономичного решения, имеющего надлежащую производительность. А также экономит время и деньги клиентов на протяжении всего процесса от проектирования до готового коммерческого продукта».

Кроме того, компания SKF предложила использовать специальный смазочный материал в подшипниках, поскольку во время эксплуатации из-за медленных возвратно-поступательных движений в руле направления может возникнуть проблема с образованием смазочной пленки.

«В этом решении мы использовали опыт, накопленный в отрасли ветроэнергетики, и так называемый подшипник для шаговых систем, — рассказывает Ридберг. — Это подшипник, который соединяет ступицу ротора с лопастью ротора, совершающей аналогичное движение во время работы».

Другой ключевой компонент решения — уплотнения из материала S-Ecopur^®, разработанного компанией SKF. Этот уникальный материал отлично подходит для эксплуатации в морской среде, где уплотнения смазываются автоматически.
«Уплотнения имеют решающее значение, когда нужно предотвратить проникновение воды в машину. Они должны справляться со сложной задачей следования оси во всех положениях при повороте с низкой степенью трения», — говорит Андерс Йонссон, менеджер по уплотнениям линейки продукции SKF (Швеция).

Онлайн-инструмент — хорошее подспорье

На этапе разработки Dragon 12 Никлас Лагессон и его коллеги использовали онлайн-инструмент Simpro Quick от компании SKF, который был разработан с учётом потребностей конструкторов в области моделирования и оценки проектов, а также для тестирования производительности различных систем подшипников. Инструмент помогает облегчить и ускорить процесс проектирования и подобрать нужный подшипник для решения пользователя.

Благодаря этому инструменту Лагессон получил доступ к целой сети инженерных знаний SKF.

«Разработчики часто принимают решения самостоятельно, поэтому доступ к крупной сети знаний много значит, — говорит он. — В конце концов, именно суммарный вклад всех инженеров позволяет достичь наилучшего результата».

Надежный коммерческий продукт

Во время эксплуатации нагрузка на материалы и компоненты приливного змея достаточно велика. Это связано прежде всего с предварительно заданным шаблоном в виде цифры восемь, когда устройство перемещается со скоростью до 20 узлов на глубине 40 м. Повороты резкие, и конструкция рассчитана на то, чтобы при таких поворотах выдерживать усилия, соответствующие 3,5 G. Важные компоненты машины будут оборудованы датчиками и системами телеметрии SKF для выполнения анализа и мониторинга данных во время эксплуатации.

Dragon 12 также будет установлен и введен в эксплуатацию на Фарерских островах, а компоненты будут отслеживаться и анализироваться. Компания SKF проводит анализ систем подшипников и смазочных материалов в Гётеборге, чтобы оценить необходимость внесения корректировок в это решение.

«Такое сотрудничество имеет для нас большую ценность, — говорит Ивонн Ридберг. — Мы накапливаем знания и оптимизируем производительность надежного коммерческого продукта».