ru energy systems - bgrusnak/ConSEAderation GitHub Wiki

Энергетические системы платформы

Концепция энергоснабжения

Энергетика платформы построена на возобновляемых источниках (волна, ветер, солнце) с резервным аварийным дизель-генератором. Вся энергия распределяется между жизнеобеспечением, движением, производством, бытом и аварийными нуждами через систему приоритетных нагрузок и аккумуляции.

Основные источники энергии

Волновая энергия (ru-OWC)

  • 12 осциллирующих водяных колонн (OWC-камер), встроенных в несущие колонны платформы.
  • Максимальная пиковая мощность при волне 2,5 м — до 560 кВт; в реальных условиях — 150–400 кВт.
  • Используется для питания гребных винтов (движение платформы), генерации электроэнергии, подпитки аккумуляторов, а также — для пневматических систем низкого и высокого давления.
  • Ключевая инновация:
    • Воздух из камеры OWC проходит через пассивные “клапаны Теслы”, которые разделяют потоки, и направляется на две независимые “монодирекционные” турбины (или на одну с двумя входами).
    • Это позволяет избежать потерь на обратном ходе, повысить КПД, уменьшить вибрации, использовать максимально простую механику.
    • Часть потока (через специальную линию с обратным клапаном) напрямую идёт на пневмопривод — для компрессора/насоса низкого давления (инструмент) и высокого давления (зарядка аквалангов).
  • Турбины имеют независимые контуры и могут работать на электрогенерацию и/или напрямую крутить механический компрессор (переключение — автоматическое или ручное).

Ветровая энергия (роторы Магнуса)

  • 3 вертикальных ротора Магнуса (2,5 × 12 м), самораскручивающиеся или приводимые малым ветроколесом.
  • Генерация: 20–60 кВт при ветре 8–14 м/с.
  • Используется для движения (тяга на винты/электрогенератор), подпитки аккумуляторов и электросети.

Солнечная генерация

  • Фотопанели общей мощностью 20 кВт (размещение — крыши, теплицы, техблоки).
  • Покрытие суточных бытовых и сервисных нагрузок, резервное питание насосов и ИБП для критических систем.

Аварийный дизель-генератор

  • 20–25 кВт, в контуре резервного питания.
  • Запас топлива на 2–3 года аварийной эксплуатации.
  • Используется только при длительном отсутствии возобновляемой генерации, для запуска систем и поддержания минимальных потребителей.

Аккумуляция и распределение

  • Батарейный буфер 200–300 кВт·ч.
  • Иерархия приоритетов: I уровень — жизнеобеспечение, ферма, связь; II — движение, климат; III — бытовое.
  • Возможность гибкого перенастроя распределения мощности: вся энергия — на движение (шторм), или — на критические системы в период штиля.

Инновационная схема OWC-генерации

  • Классические OWC турбины заменены на двуканальные схемы с клапанами Теслы:
    • На фазе подъёма волны поток воздуха идёт через один канал, на спаде — через второй, каждый через свой “монодирекционный” турбогенератор.
    • Это обеспечивает максимальный КПД, уменьшает механический износ и вибрации.
    • Нет подвижных заслонок, вся работа на аэродинамике формы (вечная и отказоустойчивая).
  • Пневматическая энергия:
    • Часть воздуха не идёт на турбину, а переключается (по команде автоматики) на компрессор механического пневмопривода:
      • Низкое давление (5–8 бар) — для питания инструментов, мастерской, технологических нужд.
      • Высокое давление (до 200 бар) — для заправки аквалангов и аварийных дыхательных систем.
    • Насосы работают от механической передачи с OWC турбины (схема кулачка/редуктора), либо напрямую от избыточного давления в контуре.
    • Встроены предохранительные клапаны и система контроля безопасности давления.
  • Остаётся возможность одновременно вести электрогенерацию и зарядку резервуаров сжатого воздуха.

Параметры и энергобаланс

  • Суммарная генерация: 200–300 кВт (типовой режим), до 560 кВт (штормовой пик).
  • Суточное энергопотребление: 70–120 кВт·ч (в зависимости от режима и сезона).
  • Резерв автономии: 2 суток при штатном потреблении на аккумуляторах, до 5 суток — на экономичном режиме.
  • Платформа может развивать 4–6 узлов на движении, сочетая тягу от OWC и роторов Магнуса.
  • Весь резерв аварийного питания поддерживается дизель-генератором (20–25 кВт, запас топлива на 2–3 года).

Управление, автоматизация, ремонтопригодность

  • Диспетчеризация всех генераторов и аккумуляторов с приоритетами и автоматическим/ручным управлением.
  • Быстрое переключение контуров “генерация — пневматика — механический привод”.
  • Критические линии питания дублируются; резервирование по всем аварийным сценариям (две независимые шины).
  • Оборудование и автоматика стандартизированы под быстрое обслуживание и ремонт на борту.
  • Запас ЗИП для всех энергоустановок и пневмосистем — не менее чем на 2 года работы.

Связь с остальными системами

  • Жизнеобеспечение (вода, ферма, связь, освещение) — всегда в приоритете питания.
  • Биоферма имеет свою линию, работает от основной и аварийной батареи (36 часов в изоляции).
  • Пневмосистемы обеспечивают работу инструментов, поддерживают мастерскую и аварийные дыхательные системы.

Выводы

Энергетическая система платформы обеспечивает не только полный автономный цикл, но и уникальную гибкость и устойчивость за счёт инновационных OWC-генераторов с разнонаправленными каналами, пассивных клапанов Теслы, механической и пневматической отдачи. Всё это минимизирует риски, снижает эксплуатационные расходы и позволяет быстро реагировать на любые изменения условий моря и задач экипажа.