Рост производства энергии за счет использования не возобновляемых природных ресурсов ограничен порогом, за которым стоит полная выработка сырья. Альтернативная энергетика, включая ветрогенерацию энергии, обеспечит снижение нагрузки на среду обитания.
Движение любой массы, в том числе и воздушной, порождает энергию. Ветряной двигатель преобразует кинетическую энергию воздушного потока в механическую. Это устройство основа ветроэнергетики, альтернативного направления в использовании природных ресурсов.
к содержанию ↑
Оценить энергетическую эффективность агрегата определённого типа и конструкции, сравнить её с показателями подобных двигателей довольно просто. Необходимо определить коэффициент использования энергии ветра (КИЭВ). Рассчитывается он как отношение мощности, полученной на валу ветродвигателя, к мощности ветрового потока, действующего на поверхность ветроколеса.
Коэффициент использования энергии ветра для различных установок составляет от 5 до 40%. Оценка будет неполной без учёта затрат на проектирование и строительство объекта, количества и стоимости генерируемой электроэнергии. В альтернативной энергетике срок окупаемости затрат на ветродвигатель является важным фактором, но также обязателен учёт полученного экологического эффекта.
к содержанию ↑Ветродвигатели по принципам использования выработанной энергии делятся на два класса:• линейные;• циклические.
к содержанию ↑Линейный или мобильный ветродвигатель преобразует энергию потока воздуха в механическую энергию движения. Это могут быть парус, крыло. С инженерной точки зрения это не ветродвигатель, а движитель.
к содержанию ↑В циклических двигателях сам корпус неподвижен. Потоком воздуха вращаются, совершая циклические движения, его рабочие части. Механическая энергия вращения наиболее подходит для выработки электричества, универсального вида энергии. К циклическим ветродвигателям относят ветроколеса. Ветроколеса начиная от древних ветряных мельниц кончая современными ветроэнергетическими установками, различаются по конструкционным решениям, по полноте использования силы воздушного потока. Устройства делятся на быстроходные и тихоходные, а также по горизонтальному или вертикальному направлению оси вращения ротора.
Ветродвигатели с горизонтальной осью вращения называют крыльчатыми. На вале ротора закрепляются несколько лопастей (крыльев) и маховик. Сам вал расположен горизонтально. Основные элементы устройства: ветроколесо, головка, хвост и башня. Ветроколесо монтируется во вращающейся вокруг вертикальной оси головке, в которой крепится вал двигателя, размещаются передаточные механизмы. Хвост исполняет роль флюгера, разворачивая головку с ветроколесом против направления потока ветра.
При высоких скоростях перемещения потоков воздуха (15 м/с и выше) рационально применение быстроходных горизонтальных ветродвигателей. Двух, трёх лопастные агрегаты от ведущих производителей обеспечивают КИЭВ 30%. Самостоятельно изготовленный ветродвигатель имеет коэффициент использования воздушного потока до 20%. Эффективность работы устройства зависит от тщательного расчёта и качеством изготовления лопастей.
Крыльчатые ветродвигатели и ветроустановки обеспечивают высокую скорость вращения вала, что позволяет передать мощность непосредственно на вал генератора. Существенным недостатком является, что при слабом ветре подобные ветряные двигатели не будут работать вообще. Существуют проблемы запуска при переходе от безветрия к усилению ветра.
Тихоходные горизонтальные двигатели имеют большее количество лопастей. Значительная площадь взаимодействия с воздушным потоком делает их более эффективными при слабых ветрах. Но установки обладают значительной парусностью, что требует принятия мер по их защите от порывов ветра. Лучший показатель КИЭВ 15%. В промышленных масштабах такие установки не используются.
к содержанию ↑
По сравнению с крыльчатыми агрегатами карусельный ветродвигатель вырабатывает больший момент вращения. При увеличении скорости потока воздуха он быстрее выходит на рабочий режим (по силе тяги), стабилизируется по оборотам вращения. Но такие агрегаты тихоходны. Для преобразования вращения вала в электрическую энергию требуется специальный генератор (многополюсный), способный работать на малых оборотах. Генераторы подобного типа мало распространены. Применение системы редукторов ограничено низким КПД.
Карусельный ветродвигатель проще эксплуатировать. Сама конструкция обеспечивает автоматическое регулирование числа оборотов ротора, позволяет отслеживать направление ветра.
к содержанию ↑
Энергия ветра один из наиболее перспективных возобновляемых источников энергии. Опыт промышленного использования ветродвигателей и ветроустановок показывает, что эффективность зависит от размещения ветрогенераторов в местах, с благоприятными воздушными потоками. Использование современных материалов в конструкциях агрегатов, применение новых схем генерации и накопления электроэнергии обеспечит дальнейшее повышение надёжности и энергоэффективности ветродвигателей.
Оцените статью:
Загрузка... Поделитесь с друзьями:
mirenergii.ru
3. Ветряные двигатели
Сабинин и Красовский
Припоминая для нас историю своих первых теоретических работ, Григорий Харлампиевич заметил искренне и убежденно:
— Все это делалось тогда как-то бессознательно!
Об элементе бессознательного в научном и техническом творчестве, о чутье, интуиции и тому подобных невразумительных вещах мы говорим на протяжении всей истории человеческой культуры и цивилизации. Однако на нынешнем уровне объективных знаний о высшей нервной деятельности представляется возможным расшифровать понятие бессознательного в творчестве и убедиться, что в творческой стихии так же мало беспорядка, как и в воздушной, хотя та и другая издавна казались человечеству загадочными и непроницаемыми.
И было бы грешно не воспользоваться для этого историей профессора Сабинина.
Отец Сабинина пытался на средства матери сделаться помещиком. Но успех в хозяйстве, даже маленький, давался в России ценой жестокой борьбы с природой, а для борьбы мало одного желания, нужны еще силы физические и духовные, опыт, знания, выносливость. И он стал простым банковским служащим в Белеве. Однако детские годы Сабинина протекли в деревне. Шестилетний мальчик ходил с отцом смотреть, как работает конная молотилка, и вот вращающийся маховик с ремнем пробудил в ребенке дремлющую в каждом человеке творческую способность.
Когда маленький Сабинин вечером, соединив ремнем переднее и заднее колеса своего трехколесного велосипеда, не мог получить движения всей системы, так как ремень срывался, он заплакал.
Мальчика отдали в белевскую прогимназию. Летом он жил у бабушки в деревне и строил модель молотилки с помощью перочинного ножа. Модель выглядела не слишком изящно, но она действовала, как действовали потом звонки, лейденские банки, динамо-машины, которые он сооружал в Москве, перейдя в московскую гимназию.
На самодельном токарном станке, располагая совершенно примитивным инструментом, наспех приготовив уроки, до поздней ночи точил он детали, собирал, пробовал самые разнообразные электрические приборы.
Прибор радовал сердце юноши сам по себе, без мысли о том, чему он служит. Так радует нас лес, поле, река без всякой связи с тем, что они нас обогревают, поят, кормят.
С этой страстной приверженностью к механизму, к машине, к конструкции Сабинин в 1904 году, окончив гимназию, поступил в Московское высшее техническое училище, на механическое отделение. Революционные события 1905 года отвлекли студенчество от занятий; высшие учебные заведения пустовали. Сабинин читал, работал на заводе, проходя практику машиностроения, и только в 1908 году возвратился к занятиям в училище.
Когда возник Воздухоплавательный кружок, Сабинин немедленно вошел в него деятельным членом и быстро сошелся с товарищами по кружку.
В 1913 году Сабинин получил диплом инженера-меха-ника, защитив отличный проект электрификации Красноярска, но, едва начав работать на заводе «Динамо», в 1914 году он был мобилизован как прапорщик запаса. На фронте Сабинин попал в плен к немцам. Когда он возвратился из плена, ему предложили заведовать аэродинамической лабораторией в Кучине.
В Кучине в это время Жуковский исследовал вопрос о снежных заносах, а Н. В. Красовский, его ученик, занимался испытанием ветряных двигателей.
Николай Валентинович Красовский окончил авиационные курсы при МВТУ, будучи еще студентом училища, и пошел на войну 1914 года военным летчиком. По рассказам товарищей, он отличался выдержкой и хладнокровием в военной обстановке. После демобилизации, в 1919 году, началась его работа по ветряным двигателям. Получив для опытов небольшой ветрячок американской системы, Красовский установил его на башне Аэродинамического института в Кучине, предполагая нагрузить его водяным насосом.
Однако американский ветрячок оказался негодным для этой цели. Красовский решил взять ветряк с зубчатой передачей Люберецкого завода. Для разработки метода нагрузки ветряка и метода измерений Николай Валентинович пригласил Сабинина.
Для Сабинина, электрика по образованию, эта задача не представляла особых затруднений. Первые испытания были проведены зимой 1920/21 года. С этого времени и начались систематические исследования по ветряным двигателям, далеко опередившие все то, что было сделано в этом направлении.
Подобно тому как художнику само течение жизни приносит материал для его поэтических созданий, так Сабинин начинал творчески действовать везде, куда вовлекала его новая жизнь, дело социалистического строительства. Истинный рыцарь техники, он готов был сражаться во имя ее совершенства с любым врагом, на которого ему указывали. Ветряками он занялся совершенно бескорыстно, потому только, что Красовский никак не мог найти способ регулировать двигатель, а возрождавшееся в стране сельское хозяйство требовало совершенного ветродвигателя.
Подобным же образом до того Сабинин занимался анемометрами — приборами для измерения скорости ветра. При испытании ветряков в Кучине Сабинин обнаружил, что обычные анемометры не годятся для этой цели. Тогда он начал изучать их и нашел, что действительная скорость ветра иная, чем показывают приборы. Создав теорию вращающихся анемометров, он указал, как измерять действительную скорость ветра.
В своей теоретической работе Сабинин предложил регулировать работу ветряного двигателя при помощи стабилизаторов, прикрепленных к свободно сидящим на махах лопастям. Идея такого способа регулирования возникла у Сабинина еще в 1920 году. Тогда же он дал и теорию стабилизаторного ветряка. Красовский ухватился за идею Сабинина и со свойственной ему энергией начал проектировать быстроходный стабилизаторный ветряк с лопастями в 2,5 метра диаметром.
В это время пришло известие, что осенью 1923 года в Москве откроется первая сельскохозяйственная выставка. Красовский решил поставить на выставке новый ветряк с динамо-машиной. Предложение Красовского было принято коллегией ЦАГИ — Центрального аэрогидродинамического научно-исследовательского института. Отдел ветряных двигателей ЦАГИ во главе с Красовским и его помощником Сабининым немедленно приступил к делу. Были подобраны люди для проектирования. Нелегкой была задача за два месяца неопытному коллективу спроектировать и построить ветроэлектрическую станцию с ветряком диаметром лопастей в 6 метров на башне в 25 метров высотой! Но страстное желание принять участие в строительстве социалистического хозяйства победило все трудности.
Проект был готов до срока, а в мастерских ЦАГИ постройка окончилась к открытию выставки.
Ветряк ЦАГИ получил диплом первой степени. Им чрезвычайно заинтересовался начальник Бакинских нефтяных промыслов. Он предложил построить опытный ветряк для промыслов мощностью до 50 лошадиных сил.
Расчеты показали, что надо строить ветряк с лопастями диаметром в 14 метров. Это небывалое предприятие осуществлялось уже без Сабинина; ему поручено было проектирование ветросиловой лаборатории ЦАГИ.
Осенью 1924 года началась сборка ветряка на нефтяной вышке в Баку. Руководил сборкой Красовский. Он сам вязал бревна для подъема наверх, первый лез туда, куда боялись лезть рабочие, увлекая их своим примером. Но рабочие, зараженные примером инженера, и сами скоро освоились с необычной для них работой на большой высоте.
Сборка ветряка на нефтяной вышке в Баку.
Все это время, пока строился ветряк, Красовскому пришлось вести спартанский образ жизни. Не было подходящего помещения для жилья, обстановки. Конструктор спал на голых досках, подстелив под себя газету и покрывшись солдатской шинелью, с которой он не расставался. И до сих пор помнят его рабочие бакинских промыслов — в старой студенческой фуражке, в шинели, в крестьянских кожаных рукавицах, с мешком защитного цвета за спиной, в котором хранились папки с чертежами и расчетами.
Успешная эксплуатация этого ветряка пробудила к нему огромный интерес в Крыму. Оттуда поступает заказ, и отдел ветряных двигателей начинает проектировать мощную ветроэлектростанцию с диаметром лопастей ветряка в 30 метров, с генератором переменного тока, работающим на общую электрическую сеть вместе с тепловой электроцентралью. Лопасти и стабилизаторы его уже проектируются не наугад, а на основании многочисленных экспериментов с самоустанавливающейся лопастью. Не довольствуясь этим, отдел строит десятиметровую модель крымского ветряка и испытывает его в ветросиловой лаборатории ЦАГИ.
В годы гражданской войны производство ветряков у нас прекратилось. «Ветряное» хозяйство гибло от времени, бурь и невнимания. Отдельные крестьяне и сельскохозяйственные организации донимали Высший совет народного хозяйства и Народный комиссариат земледелия просьбами поставить производство ветряных двигателей. Но для такого производства нужен был хороший, испытанный тип ветряка. Его-то и поручено было создать Отделу ветряных двигателей ЦАГИ.
Но конструкторской работе должны были предшествовать лабораторные испытания.
Ветросиловая лаборатория, сооруженная по проекту Сабинина в башне аэродинамической лаборатории ЦАГИ, представляла собой редкостный и оригинальный прибор для испытания различных ветряных двигателей.
Обратим внимание, что лаборатория предназначалась для испытания натуральных ветродвигателей, а не моделей; в естественных условиях, а не в трубе. Для установки двигателя сооружена была каменная башня в 30 метров высотой. Показания измерительных приборов при таком положении пришлось перенести, путем электрической передачи, в отапливаемое помещение экспериментатора. Надо заметить, что в холодную погоду, не говоря уж о зиме, экспериментировать на сорокапятиметровой высоте при стойком ветре чрезвычайно трудно.
Лаборатория ставила себе целью исследование процессов, происходящих при работе ветряного двигателя как в воздушном потоке, так и в механизме самого двигателя.
Кроме того, имелось в виду изучать и процессы работы тех агрегатов, для которых можно было пользоваться энергией ветра, прежде всего электрического генератора.
В результате научно поставленного исследования двигателей в этой ветросиловой лаборатории ЦАГИ удалось сконструировать ряд ветродвигателей промышленного типа.
Двигатели мощностью от 2 до 10 лошадиных сил пошли в серийное производство и нашли себе широкое применение в сельском хозяйстве и в кустарной промышленности. Ветряки ЦАГИ уже много лет безотказно работают на Дальнем Севере, вынося все тяжелые природные условия края и снабжая светом обитателей его в долгие зимние ночи.
Ветряной двигатель мощностью в 100 киловатт, установленный в Крыму, показал полную возможность использования даровой энергии ветра в более широких масштабах. На месте древней генуэзской сторожевой башни советские строители воздвигли металлическую, на которой установил ветродвигатель. Он состоял из трех лопастей, надетых на три громадных трубчатых маха, которые были связаны друг с другом металлической фермой, называемой «пауком». Надетые на махи крылья образовали ветряное колесо, весящее около девяти тонн.
Ветер вращал это колесо, диаметр которого был равен высоте восьмиэтажного дома, со скоростью тридцати оборотов в минуту. При такой скорости наружный конец лопасти двигался со скоростью самолета, не менее 180 километров в час.
Этот самый большой в то время ветродвигатель в мире работал на генератор электрического тока, помещающийся в кабине, и автоматически сам устанавливался в наивыгоднейшем положении по отношению к ветру.
Позднее у нас был спроектирован при постоянной консультации Г. X. Сабинина ветродвигатель мощностью в 100 киловатт для электростанции на Кольском полуострове. Диаметр этого великана — 50 метров.
В переводе на принятое для двигателей измерение мощности этот двигатель имеет мощность в 1200 лошадиных сил.
Нельзя сказать, что ветросиловая лаборатория ничего непосредственно не сделала и для авиации. На многих самолетах устанавливались испытанные в лаборатории особого типа ветрячки в качестве вспомогательных агрегатов, дававших электроэнергию для освещения и радиостанций самолетов.
Ветряной двигатель.
В 1935 году отдел ветровых двигателей выделился в самостоятельный Ветроэнергетический институт.
Энергию и энтузиазм Красовского ЦАГИ отметил присуждением ему ученой степени доктора технических наук без защиты диссертации.
Огромные успехи в области аэродинамики, творцом и создателем которой был Жуковский, создали условия для разрешения по-новому теоретических вопросов использования силы воздушного потока в ветровых машинах. Вместе с тем расширялась и область применения ветросиловых установок, которые, кроме мельниц, приводили в действие насосы, поднимавшие воду из колодцев и водоемов для орошения и водоснабжения, а также работавшие на осушении заболоченных мест.
Эти же машины могут применяться в сельском хозяйстве для дробления соли и минеральных удобрений, для приготовления кормов скоту, для обмолота урожая и, наконец, для обслуживания всевозможных станков — деревообделочных, металлообрабатывающих и разнообразных сельскохозяйственных машин.
Универсальным типом ветродвигателя является ветродвигатель Д-18.
Его ветровое колесо состоит из трех лопастей цельнометаллической конструкции. Каждая лопасть в сечении имеет современный аэродинамический профиль и по конструкции напоминает крыло самолета. Концевые части лопастей могут поворачиваться на трубчатых махах при помощи стабилизаторов, которые располагаются за поворотной частью каждого крыла на легких стойках. Внутри полых лопастей имеются центробежные грузы, соединенные системой тяг и рычагов со стабилизаторами и пружинами регулирования, помещенными на центральной ступице ветрового колеса. Жесткие и поворотные части лопастей остаются в одной плоскости до тех пор, пока ветер не достигнет определенной скорости. При возрастании скорости воздушного потока увеличиваются обороты ветрового колеса и центробежные силы у грузов внутри лопастей. Стабилизаторы поворачивают лопасти на некоторый угол, и пружины регулирования растягиваются. Вследствие этого повышается давление ветра на стабилизаторы, и они выводят поворотные части лопастей из плоскости вращения, вызывая торможение ветрового колеса до расчетного числа оборотов. При усилении ветра концевые лопасти поворачиваются на больший угол, увеличивая торможение и удерживая обороты ветрового колеса в заданных пределах. При падении скорости ветра пружины регулирования последовательно возвращают всю систему в исходное положение.
Эта оригинальная система регулирования, предложенная Сабининым и Красовским и экспериментально проверенная в ЦАГИ, отличается высоким аэродинамическим качеством и обеспечивает хорошую равномерность вращения ветрового колеса при переменном ветре.
Высокое аэродинамическое качество лопастей обеспечивает быстроходность ветрового колеса. Благодаря этому удалось уменьшить вес конструкции ветродвигателя на единицу мощности почти вдвое против веса многолопастных машин. Небольшое число лопастей в ветровом колесе снижает давление ветра на конструкцию и облегчает вес башни.
Воздушный поток довольно часто изменяет не только свою интенсивность, но и направление. Поэтому ветродвигатель Д-18 снабжен механизмом для автоматического поворота головки на ветер. Из двенадцати ветродвигателей Д-18 в Казахстане создана первая в СССР ветровая электростанция.
По своим аэродинамическим и конструктивным показателям быстроходный ветродвигатель Д-18 вполне современный агрегат, который может обеспечить самые разнообразные эксплуатационные требования, предъявляемые к силовой установке малой мощности.
Над дальнейшим развитием ветродвигателей трудятся сейчас многие конструкторы, пользуясь теоретическими работами Н. Е. Жуковского и Г. X. Сабинина.
Работает в этом направлении и сам Григорий Харлампиевич. Последняя его работа — оригинальная очень портативная ветроэлектроустановка мощностью в 120 ватт, предназначенная на первый случай для обслуживания железнодорожных путевых будок. Она состоит из двухлопастного ветрового колеса диаметром в 2 метра, которое укреплено на одном валу с генератором.
Электроустановка начинает работать при скорости ветра в 3,5 метра в секунду, а полная мощность развивается при 8 метрах. Ветряк может питать одновременно четыре электрические лампочки и радиоприемник.
Станция устанавливается на столбе. Ее вес — 33 килограмма. В дневные часы двигатель работает, чтобы зарядить аккумулятор, который дает возможность снабжать путевую будку электроэнергией и при безветрии.
Это миниатюрное чудо конструктивной техники радует сердце конструктора совершенно так же, как радовали его разнообразные приборы, сооруженные в дни юности. Григорий Харлампиевич говорит о своем создании почти с нежностью:
— Не думайте, что электрический свет будет только тогда, когда дует ветер. Отнюдь нет! Кроме ветрового электрогенератора, станция имеет еще и аккумуляторную батарею, которая заряжается в часы, когда дует ветер, а отдает свою энергию в любое время. Батарея может работать и одновременно с генератором, выравнивая напряжение создаваемого им тока…
Конструкция ветроэлектростанции Сабинина отличается простотой, однако в ней не только регулятор действует автоматически, автоматизированы и другие приборы. Как только начинает дуть ветер, основной прибор автоматически включает генератор на зарядку аккумуляторной батареи. Этот же прибор не допускает возвращения тока из аккумулятора в генератор, предотвращая таким образом превращение генератора в электродвигатель.
Надо отметить, что, хотя ветродвигатель может работать на генератор только при ветре со скоростью 5 метров в секунду, зарядка аккумулятора производится и при более слабом ветре. А так как слабый ветер имеется почти всегда, то практически это значит, что электроэнергию можно получать почти без перебоев, в любое время, при любой силе ветра.
Станция автоматизирована настолько, что уход за ней очень прост, а стоимость ее такова, что приобрести ее может каждый.
Особенное значение новая станция приобретает для тех отдаленных уголков нашей огромной страны, где нет своего топлива, куда невыгодно вести линии передачи от крупных, но далеко расположенных электростанций. С успехом ею будут пользоваться экспедиции, колхозные полевые станы, избы-читальни, школы, будки путевых сторожей.
Ветроэлектрические агрегаты могут сэкономить нам миллионы тонн минерального топлива, потребление которого резко возросло с появлением и широким распространением паровых турбин.
Поделитесь на страничкеСледующая глава >
history.wikireading.ru
1.Ветряной двигатель, имеющий вертикальную ось, на которой в верхней и нижней частях закреплены рычаги, на которых установлены вертикальные оси с подвижными лопатками, ограниченные в своем перемещении колодками и ограничителями, отличающейся тем, что, с целью повышения к.п.д. на каждом рычаге расположены несколько колодок таким образом, что несколько плоских лопаток прижимаясь к колодкам, создают аэродинамический профиль.2.Ветряной двигатель по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения к.п.д. ограничители расположены так , чтобы угол между плоскостью проходящей через ось двигателя и ось лопатки и плоскостью, проходящей через рабочую плоскость ограничителя и ось лопатки был больше 90 и меньше 180.
Предлагаемый ветряной двигатель был разработан на основе паруса, который являетсялучшим ветряным двигателем на парусных судах и представляет собой вращающейсяпарус. Этот двигатель самоуправляемый, очень простой по конструкции, дешевый впроизводстве, вырабатывает дополнительную энергию при движении против ветра, имеет высокий к.п.д.. Недостатком ветряной энергии является ее непостоянство. Вместе с другими видами энергии ветряную энергию можно эффективно использовать. Например, в котельную, которая отапливает здания, вода возвращается с температурой около 40 градусов. Ветряной двигатель вращает генератор, который подключен к электронагревателю. Электронагреватель нагревает воду. Вода поступает в котел с более высокой температурой, чем 40 градусов. Уменьшится расход энергоносителей. Энергоносители дорожают с каждым годом. Многие страны все чаще внедряют ветряные двигатели в энергетику. Спрос на ветряные двигатели, которые используют бесплатную, экологически чистую энергию ветра с каждым годом будет только расти.
Здравствуйте ! Я закончил Морской университет и хорошо знаю силу паруса. Парус является лучшим ветряным двигателем на море и не кому не удалось создать что то лучше. В 80-е годы, где то в Европе на яхту ставили винтовой ветряной двигатель вместо паруса с передачей энергии на морской винт. Яхта двигалась так медленно, что от этой идеи отказались. Поэтому я разработал ветряной двигатель на основе паруса. Я опишу все положительные и отрицательные стороны этого двигателя. Сейчас в Дании строят винтовые ветряные двигатели, у которых длинна лопасти 40 метров, высота башни 60 метров, стоимость 1 миллион евро. Построить, доставить на место и смонтировать двигатель таких размеров сложно и дорого. Винтовой ветряной двигатель нужно разворачивать перпендикулярно направлению ветра, чтобы он работал на полную мощность и генератор ставится на башне, куда нужно его доставить и лазить для обслуживания генератора. Предлагаемый ветряной двигатель очень простой по конструкции, очень дешевый в производстве, он самоуправляемый и не зависит от направления ветра, вырабатывает дополнительную энергию при вращении против ветра, имеет высокий к.п.д.. Двигатель имеет небольшие обороты, поэтому скользящие подшипники, которые на нем применяются, могут работать десятками лет. Генераторы и другое оборудование ставятся внизу двигателя и его можно легко обслуживать. Двигатель нужно сделать разборным, чтобы можно было перевозить его на любом транспорте. На данном двигателе можно сделать защиту от ураганов и тайфунов. Если колодки и ограничители сделать выдвижные и выдвинуть, то все лопатки повернутся по ветру, оказывая минимальное сопротивление ветру. Но данный двигатель имеет свои недостатки, его нельзя сделать большим. Двигатель вращается и в разных точках рычагов разная линейная скорость. Чем длиннее рычаги, тем больше линейная скорость на концах рычагов. Лопатки, которые находятся на концах рычагов, перестают создавать давление на рычаги. Чтобы этого избежать, нужно снижать скорость вращения двигателя, что приводит к большому давлению на лопатки и увеличению прочности всей конструкции. Этот недостаток не только этого двигателя, но и всех двигателей роторного типа. Но этот недостаток можно преодолеть, если ветряные электростанции строить из множества небольших двигателей. Сейчас я оформляю патент по этой теме. Патент должен работать, а не лежать. Сейчас в мире экономический кризис, связанный с перепроизводством. Закрываются не только мелкие предприятия, но и крупные компании терпят громадные убытки. Любое открытие или изобретение тянет за собой несколько отраслей экономики. Если наладить производство этих двигателей, то нужно найти легкие и прочные материалы для производства, что приведет к росту химической промышленности, заработают заводы по производству этих двигателей, генераторов, аккумуляторов, инвертеров. Для внедрения двигателей в производство не нужно создавать новые технологии, потому что они очень простые. Расчетов тоже делать не надо. Я пытался рассчитывать мощность этих двигателей, но залез в такие дебри аэродинамики, что бросил все это дело. Проще и надежнее найти аэродинамическую трубу, сделать двигатель в натуральную величину и продуть двигатель на разных скоростях ветра. Двигатели нужно выпускать для частных домов, ферм и других малых строений и строить большие ветряные электростанции. Двигатели нужно внедрять в производство сейчас, потому что приоритет патента заканчивается 31 мая, затем продлится по процедуре РСТ на 18 месяцев, т.е. есть почти 2 года. За это время можно наладить производство и поставлять двигатель на рынки, потому что конкурентов не будет. Есть упрощенный вариант ветряного двигателя с одной лопаткой на рычаге, который можно построить своими руками в кустарных условиях с автомобильными генераторами. Могу выслать наложенным платежом чертежи за небольшую плату (150 руб.).
[contact-form-7 id=»2026″ title=»форма для связи с Николаем Марковым»]
Нравится Загрузка...
vetrodvig.ru
ветряк, двигатель, приводимый в действие силою ветра, дешевый источник энергии. Каждый В. д. состоит из вала, с к-рым соединены крылья-лопасти двигателя.
Последние ставятся по отношению к ветру так, чтобы, испытывая его давление, они вращали главный вал. Наиболее распространенный и наиболее целесообразный тип В. д.-с деревянными или металлическими лопастями. По отношению к валу они расположены, как спицы в колесе, и поэтому вал вместе с крыльями называют иногда ветровым колесом.
Ветряной двигатель системы проф. Н. В. Погоржельского.
Такой В. д. для работы должен становиться так, чтобы вал его был расположен по направлению ветра, и поэтому он вместе с опорами (подшипниками) помещается на поворотной части, к-рая называется головкой В. д. Головка покоится на высоком строении, называемом башней, к-рая должна быть выше всех окружающих предметов, чтобы последние не ослабляли действия силы ветра на ветровое колесо. На главном валу ветрового колеса помещено коническое колесо, к-рое находится в зацеплении с др. коническим колесом, посаженным на вертикальном валу, совпадающим с осью башни и осью вращения поворотной головки. Это устройство позволяет вращать головку для надлежащего положения вала по направлению ветра. От вертикального вала движение передается к любой машине. Для вращения головки служит хвост, или воротило, связанное с поворотной головкой. Поворот В. д. совершается ветром, для чего хвост снабжается щитом (т. н. флюгером). В СССР имеется около 100 тыс. таких В. д., гл. обр. в виде ветряных мельниц, к-рые перемалывают большое количество зерна, способствуя сбережению топлива и уменьшению гужевой транспортировки зерна. В. д. имеет большое значение для экономического устройства ветро-водоподъемных машин для целей с.-х. водоснабжения, орошения, осушения и дешевого привода для. с.-х. машин в животноводческих совхозах и фермах колхозов. НКЗ разработал дерев.-металлические конструкции. В. д., предназначенные для водоснабжения, орошения и приведения в действие с.-х. машин.
Поделитесь на страничкеslovar.wikireading.ru
Сколько бесполезно растрачивается энергии в природе!
Возьмите энергию морских приливов и отливов или волнений, когда громады воды, вздымаясь на большую высоту и обрушиваясь, бесполезно растрачивают свою энергию, шлифуя прибрежную гальку, или разрушают скалы и портовые сооружения. Или энергия ветра. Сколько её в атмосфере!
Люди упорно стремятся использовать дешёвую энергию, особенно для мирных целей, и часто это удаётся.
Энергия рек путём установки плотин приводит в действие турбогенераторы, вырабатывающие дешёвую электроэнергию.
Другим примером использования дешёвой энергии является использование энергии ветра с помощью ветродвигателей. Ветер обладает большим количеством энергии. Сильный ветер гнёт деревья, иногда срывает крыши с домов, а ураган сбрасывает железнодорожные вагоны и, вырывая деревья, бросает их на далёкие расстояния.
Энергия ветра улавливается ветроколесом (рис. 69). Ветроколёса бывают многолопастными и малолопастными.
Но не вся энергия ветра, проходящая через поверхность, ометаемую ветроколесом, может превратиться ветродвигателем в механическую работу. Аэродинамики теоретически доказали, что только около 60% этой энергии можно перевести в механическую работу. А практически современные ветродвигатели превращают в механическую работу только 25÷30% энергии ветра.
Теория и экспериментальные исследования ветродвигателей базируются на аэродинамике.
Рассмотрим, как создаются аэродинамические силы, заставляющие ветроколесо вращаться и производить полезную работу. [1]
У ветродвигателя на горизонтальном валу закреплены лопасти. Лопасти образуют с плоскостью вращения угол, называемый углом установки. В поперечном сечении лопасть современного ветродвигателя имеет вид профиля крыла самолёта. Набегающий на лопасть воздушный поток атакует лопасть под некоторым углом атаки а. В результате обтекания на лопасти (рис. 70) возникает сила полного аэродинамического сопротивления R. Силу R раскладывают по правилу параллелограмма на силы Рх и Ру. Сила Рх производит давление в направлении ветра и называется лобовым давлением. Она создаёт вредное трение в подшипниках ветродвигателя. Сила Ру действует в плоскости вращения ветроколеса и создаёт полезный крутящий момент.
Угол атаки лопасти ветродвигателя есть угол между хордой лопасти и направлением суммарной скорости потока. На лопасть набегают как бы два потока — первый поток есть сам ветер, направленный перпендикулярно к плоскости вращения ветроколеса. Второй поток
Рис. 70. Аэродинамические силы, действующие на лопасть ветродвигателя.
возникает от того, что ветроколесо вращается, он действует в плоскости вращения лопасти. Скорости потоков можно обозначить так же, как и силы, — через векторы. Если эти две скорости сложить, то получим направление и величину суммарной скорости набегающего воздуха. Заметим, что если ветроколесо не вращается, то на лопасть будет набегать только один поток—ветер, направленный перпендикулярно к плоскости вращения колеса.
На основе теории воздушного винта, созданной проф. Н. Е. Жуковским, его ученик В. П. Ветчинкин в 1914 г. впервые разработал теорию ветряка. В 1920 г. проф. Н. Е. Жуковский изложил теорию ветродвигателя в труде «Ветряная мельница Н. Е. Ж.» (Николай Егорович Жуковский).
Работами советских учёных В. П. Ветчинкина и Г. X. Сабинина ветродвигательная техника намного продвинулась вперёд. Большую роль в её развитии сыграл ЦАГИ, разработавший целый ряд ветродвигателей.
Иногда ветродвигатели устанавливаются на самолётах и планёрах для вращения электрогенератора.
Ветродвигатели имеют большое народнохозяйственное значение, особенно в механизации трудоёмких работ сельского хозяйства. Различают ветронасосные установки, ветряные мельницы и др.
Наряду с малыми ветродвигателями, как, например, «ТВ-8», у которого диаметр ветроколеса 8 м и мощность 6,2 л. с., при среднем ветре 8 м/сек, бывают более мощные ветродвигатели. Среди них примечательна советская ветроэлектростанция, построенная у Балаклавы в Крыму. Эта станция не имела себе равных во всём мире. В 1942 г. станция была разрушена немецко-фашистскими захватчиками. Размер её трёхлопастного ветроколеса достигал в диаметре 30 м. Ветродвигатель при 30 оборотах в минуту давал мощность, равную 135 л. с.
В настоящее время встречаются ветродвигатели с диаметром ветроколеса более 50 м и мощностью свыше 1000 л. с.
aerodinamika-v-tehnike.ru
Syda_Productions
3467 x 2311
Wavebreakmedia
6000 x 2950
pandionhiatus3
5472 x 3258
ArchManStocker
2667 x 2000
ru.depositphotos.com
Человечество активно использовало энергию ветра в течении своей истории. Случаи применение ветряков для получения полезной механической работы берет свое начало с древних времен развития человеческой цивилизации. Но, как известно, количество энергии, полученной для полезной работы, напрямую зависит от конструкции ветряка.
Ветрогенераторы могут применяться в довольно широком диапазоне. Довольно часто их применяют даже в декоративных целях. Такой ветряк помимо вращения может еще и примерно определять скорость ветра. А ветряк небольших размеров при слабом ветре вполне может поднять из скважины или колодца до 50 литров воды в час, что является полезной работой.
В последние десятилетия ветряки начинают активно применять для выработки электрической энергии. В наше время это наиболее рациональное применение ветряных двигателей.
Такой тип показан ниже:
История ветряков получила свое начало в Персии. Пустыни данного государства, постоянно обдуваемые сухими ветрами, подтолкнули ученых того времени придумать устройство, способное преобразовывать энергию ветра в полезную механическую. К сожалению, к нашему времени сохранилась лишь часть описания первых ветряных устройств. Но судя по записям которые сохранились, образ классического современного ветрогенератора с вращающимися лопастями был заложен примерно в 7 веке до нашей эры.
Показан на рисунке ниже:
Мы видим, что ось вращения данного ветродвигателя расположена вертикально. Лопасти его из себя представляют полуцилиндры. К достоинствам ротора Савониуса можно отнести простоту в изготовлении, присущим ему низким уровнем шума и, что самое главное, широкий диапазон рабочих ветров. Низкие обороты – это его недостаток.
Ротор Дарье был изобретен в 1939 году и показан ниже:
В данном устройстве, пожалуй, больше недостатков, чем достоинств – шумы и вибрации. Главным отличием от ротора с осью вращения горизонтальной, где все лопасти повернуты под оптимальным углом атаки и не перекрывают друг друга, лопасть же вертикального проходит половину пути с подветренной стороны в возмущенном потоке и ослабленном «тыловом».
Поскольку углы атаки постоянно меняются, что периодически приводит к срыву потока с лопастей. Также большим минусом будет и то, что данная система обладает довольно большим стартовым моментом, который создается ветром с большим трудом.
Показана ниже:
Данный ветродвигатель является подтипом турбины Дариуса с прямыми лопастями. Плюсом таких систем будет малая сила ветра, необходимая для старта работы ветрогенератора.
elenergi.ru
