Mitä poijujen ja meriajautujien liike kertoo kulmaliiketesteistä?

Meren pinnalla kelluva anturialusta ei välttämättä liiku paljon, mutta sen keinunta voi toistua pitkään. Siksi pienikin aaltojen aiheuttama liike kiinnostaa tutkijoita: sitä voidaan yrittää muuttaa sähköksi, jolla merellä toimivia antureita tai muita pienitehoisia laitteita voidaan käyttää.

Liike ei kuitenkaan ole aina yksinkertaista edestakaista keinuntaa. Poiju voi kallistua ja pyöriä, kun taas meriajautuja liikkuu aaltojen vaikutuksesta eri suuntiin. Näiden alustojen liike tarjoaa käytännön vertailukohtia, kun arvioidaan, millaisiin kulmaliikkeisiin energiankeruulaite pystyy vastaamaan.

Keinuvasta rungosta ja pyörivästä massasta energiaa

Meripoijuihin tarkoitettuja heilurimaisia energiankerääjiä on tutkittu itseään sähköistävien poijujen yhteydessä. Aiemmassa katsauksessa kuvatussa swing body -ratkaisussa sähkömagneettisen muuntimen tehohuipuksi raportoitiin 0,13 wattia 0,8 metrin aalloissa. 2

Meriajautujille on puolestaan kehitetty pyörivään massaan perustuvaa energiankeruuta. Tällaisessa ratkaisussa laitteen sisällä liikkuva massa ottaa energiaa talteen ajautujan aaltoliikkeestä. Tutkimuksen taustalla on tarve pidentää merellä toimivien anturialustojen, kuten Lagrangen meriajautujien, omavaraisuutta. 4

Myös poijun rungon liike voi olla energiankeruun kannalta olennainen: meripoijujen aaltoenergiaa käsittelevässä katsauksessa tarkastellaan esimerkiksi rungon pystysuuntaista liikettä ja kallistumista. 8

Millaisia liikkeitä merellä on mitattu?

Yhdessä meriajautujaa koskevassa kokeessa alustan liikeanturilla mitattiin noin 1,5 hertsin luonnollinen heiluritaajuus. 7 Toisessa tutkimuksessa merellä testattu ajautuja liikkui sekä vaaka- että pystysuunnassa; kiihtyvyysmittauksissa liikkeiden huippuarvojen väliksi ilmoitettiin 0,8 g, ja spektrihuiput sijoittuivat noin 1,5 ja 1 hertsiin. 6

Poijun kulmaliikettä on mitattu myös luonnonolosuhteissa. Eräässä kokeessa kulmasiirtymän RMS-arvoksi ilmoitettiin 15,22 astetta ja kulmanopeuden RMS-arvoksi 48,25 astetta sekunnissa. Samassa mittauksessa pyörimistaajuuden vaihteluväli oli 0,25–0,65 hertsiä. 10

Toisessa merelliseen käyttöön suunnatussa järjestelmässä energiankeruuta testattiin 0,4 hertsin olosuhteissa. Järjestelmän suurimmaksi tehoksi ilmoitettiin 17,56 milliwattia. 3 Luvut kuvaavat eri laitteita ja kokeita, joten niitä ei pidä tulkita yhden yhteisen suorituskykymittarin arvoiksi.

Mitä tämä merkitsee kulmaliiketesteille?

Meripoijujen ja ajautujien tutkimukset osoittavat, että aaltojen aiheuttamaa rajallista ja vaihtelevaa liikettä voidaan hyödyntää energiankeruussa. Siksi äärellisen kulmaliikkeen vasteen testaaminen voi olla perusteltu tapa tarkastella, miten laite reagoi alustalla, joka ei liiku rajattomasti vaan keinuu ja kääntyy tietyn liikeradan puitteissa.

Vertailukohta ei silti ole sama asia kuin kenttävalidointi. Laboratoriossa testattu kulmavaste ei sellaisenaan osoita, että laite tuottaisi vastaavan tehon oikeissa meriolosuhteissa. Käytännön soveltuvuus riippuu muun muassa siitä, vastaavatko testin liike, taajuus ja kulmalaajuus todellista käyttöympäristöä. Tutkimuksissa esitetyt poiju- ja ajautujamittaukset auttavat asettamaan testitulokset asiayhteyteen, eivät todista tietyn laitteen toimivuutta.