Uglevinge inspirerer vannkraft-innovasjon
Vibrasjoner i vannkraftverkets skovler kan slite på skovlene og forplante seg i maskineriet og bygningsmassen. Ny design testes nå ut, inspirert av uglas vinger.
Denne artikkelen ble først publisert i fagbladet Energiteknikk.
Tekst: Tore Halvorsen
I hendene holder førsteamanuensis Pål-Tore Storli to eksempler på taggete avløpskant til skovler. Målet hans er å finne et alternativ til den rettkantede skovlen. Den er nemlig delvis skyld i «syngingen» til skovler i vannkraftverk.
Bak objekter i en væskestrøm vil det dannes virvler, og disse virvlene «løsner» vekselvis på den ene og den andre siden av objektet. Virvlene har et lavt trykk rundt seg og gir vekselvis lavt trykk på den ene og den andre siden av objektet, forklarer Storli.
– Det blir en kraft som dytter på objektet, vekselvis den ene og den andre veien, såkalt dynamisk last. Hvis egenfrekvensen til avløpskanten sammenfaller med frekvensen til virvlene, får man resonans. Skovlene begynner å «synge», ved at de vibrerer med høy amplitude.
Inspirert av ugla
Vibrasjonene som følger med «sangen», vil kunne føre til utmatting av skovlene, samtidig som vibrasjonene kan forplante seg i maskineri og konstruksjoner og gi uønskede effekter og støy. Storli forsøker å redusere effekten av dynamiske laster ved å eksperimentere med ujevne avløpskanter på skovlene.
Inspirasjonen til dette fikk Storli fra et naturprogram på TV. Der observerte han blant annet at et lag med fjær ble liggende i ro når en ugle fløy over, mens fjærene ble virvlet opp når en due fløy over. Dermed ble han oppmerksom på utformingen av fuglenes vinger, og han ble ledet inn på et nytt og kreativt spor for å bringe «syngende skovler» til taushet. Nå forsøker han å etterligne den ujevne kanten på uglas vinger.
Flere foredrag om natur og innovasjon:
Som røykspiraler
– Den ujevne kanten hindrer ikke at virvlene oppstår, men virvler vil avløses samtidig på begge sider. Dermed føler ikke avløpskanten en netto kraft og vil heller ikke kunne vibrere voldsomt. Det er faktisk akkurat den samme effekten som spiralen på utsiden av høye piper har; virvelavløsningen bak pipa forstyrres slik at den ikke virker like kraftig på pipa.
Han forteller at det finnes design for avløpskanter som skal redusere dette problemet, men disse er følsomme for at geometrien er akkurat riktig, samt at designen har en avløpskant som fortsatt er jevn.
– Vi tror at vår løsning er mye mer robust, sier han og tilføyer at bruksområdet kan være stort utenfor vannkraftens verden, faktisk mye større enn innenfor vannkraften.
Forsøk på geometri med ujevn avløpskant er godt i gang. Stipendiat Kristian Sagmo har ansvaret for dette (se Energiteknikk 2/2019).
Kontakt:
Pål-Tore Storli
930