1598005345-121ff4a19eb2c194dd91d68eee15ed06 (Изобретателю о ветродвигателях и ветроустановках. Я.И. Шефтер, И.В. Рождественский, 1957u), страница 11

Если бы лопасти были заделаны жестко в ступице ветроколеса, то основания лопастей должны были бы быть очень прочными, что привело бы к увеличению веса и размеров головки, Движение лопастей относительно конических опорных поверхностей регулируется гидравлическими амортизаторами при переменных степенях демпфирования*. * Демпфиронанием называется принудительное успокоение колебаний механической, электрической или какой-либо другой системы техническими средствами с целью обеспечения устойчивости их действия.

При нормальном положении лопасти отклонены назад, т. е. удалены от башни на 5'. Около этого положения демпфирование йезначительно. При крайних значениях угла наклона лопастей (на 18' назад и 8' вперед) демпфирование наибольшее. Во время рабаты двигателя вся внутренняя полость головки находится под незначительным вакуумом. Лабиринтное уплотнение между неподвижной и вращающейся частями головки является воздухонепроницаемым.

Индикатор давления, также показанный на чертеже, использован для регулирования угла установки лопастей. Увеличение скорости ветра вызывает возрастание лобового давления и индикатор (указатель) этого давления посылает сигнал, вызывающий регулировку угла установки лопасти, что приводит к снижению скорости вращения. До настоящего времени мы имеем мало данных о работе подобных установок и потому рано судить об их экономической целесообразности.

Выравнивание мощности за счет снл инерции Несколько особняком стоит ряд предложений, которые не могут быть отнесены ни к одной из описанных ранее групп. Однако, поскольку они часто повторяются изобретателями и в большинстве своем являются ошибочными, целесообразно коротко проанализировать основные из этих предложений. Следует вспомнить, что наряду с такими положительными свойствами ветра, как постоянная вазобновляемость и повсеместная распространенность, ветер имеет и недостатки.

Из них три — основные: 1. Скорость ветра постоянно и резко меняется. 2. Ветер дует не всегда и притом режим его заранее не может быть определен. 3. Ветер — весьма разреженный источник энергии. Воздушные массы имеют очень малую плотность, что приводит к большим габаритам ветроколес на единицу мощности. Для того чтобы получить от ветра выравненную энергию, применяют специальные буферные аккумулирующие устройства.

Одно из таких устройств — инерционный аккумулятор — было уже описано ранее (см. стр. 26), другие будут описаны ниже. Не случайно, инерционный аккумулятор, предложенный А. Г. Уфимцевым, выполнен в виде быстровращающегося маховика, так как количество запасенной энергии при прочих равных условиях пропорционально квадрату числа оборотов: к'пк пк Е=1 — =1 —, где: 1800 182 1 — момент инерции маховика (кгмсек'), а п — число оборотов маховика в минуту. 58 Как уже указывалось, маховик соединяется с выходным валом двигателя не жестко, а с помощью муфты свободного хода, что дает возможность маховику с генератором вращаться прн уменьшении скорости ветра и снижении оборотов ветроколеса самостоятельно, не растрачивая напрасно энергию на вращение ветроколеса на вентиляторном режиме.

Вссвскскссс с кскьксвмм Быстроходный маховик дает большую экономию в металле по сравнению с тяхо(Аксолвсккк кккккк ходным. Однако многие изобретатели нгно" рируют эти положения. Так, изобретатель А. Н. Конов предлагает для улучшения режима работы крыльчатого ветродвигателя увеличить массу ветроколеса, поместив на последнее большой кольцевой маховик (рис.

46). Понятно, что такое предложение не может быть принято, так как кольцевой маховик ухудшит аэродинамику ветроколеса и снизит мощность, в о несколько десятков раз утяжелит колесо, а следовательно, и главный вал, подшипники и головку. Кроме того, запасенная в таком маховике кинетическая энергия будет расходоваться нерационально, ибо часть ее при снижении скорости ветра пойдет на вращение ветроколеса на Рнс. 46.

Ветроколесо А. Н. Коневе вентиляторном режиме. с кольцевым мвховнком. Ч. ВЕТРОНАСОСНЫЕ УСТАНОВКИ И НАСОСНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ К ВЕТРОДВИГАТЕЛЯМ Сельскохозяйственное водоснабжение является одним из процессов, для механизации которого с успехом используется энергия ветра. Так как поднятую из колодцев, скважин, рек, прудов и озер воду можно запасать в водонапорных баках, расположенных на некоторой высоте водоемах, наледях, то ветронасосные у становки в сельском хозяйстве могут и должны стать в один ряд с насосными установками, работающими от тепловых и электрических двигателей. Одно из отрицательных свойств энергии ветра — ее непостоянство — становится не столь существенным, ибо уже при водонапорном баке емкостью на 2 — 3-суточный расход воды в хозяйстве обеспеченность водой составляет 80 — 90%.

59 Подъем воды ветродвигателями может производиться с помощью как простейших водоподъемников: нории, спиральноцепочных водоподъемников, так и поршневых и центробежных насосов„а также специальных насосов с гидравлическими, пневматическими и электрическими приводами. Йгб ,~тб с4 фг ,Рб З чае б М тг М М М гб ггп4 тоссо обсрпшоб попосп б б' /г М го Зб бб Сг Од - бе бб бб Гг ппттпп сапов обсроотб бп~пробпвппо Рис. 47. Совмещенные характеристики мощности ветродвигателя ТВ-3 и поршневого насоса: т — характервствка поршневого васоев, и — кривые иащиостеа ветродвитатеаи. Наибольшее распространение получили порпгневые насосы как самые простые. Но поршневые насосы, обладая свойством самовсасывания, т.

е. не требуя заливки их перед пуском, отличаясь простотой устройства и возможностью подачи воды на большие высоты (до 150 — 200 м и более), имеют, к сожалению, быстроизнашивающиеся манжеты, в большинстве случаев неполностью загружают ветродвнгатель, имеют большой момент страгивання н могут работать лишь при относительно небольшом числе ходов поршня в минуту. Известно, что свойства поршневых насосов в той или иной степени определяют требования к типу ветродвигателя для механизации водоснабжения.

Поэтому мы рассмотрим сущность этих свойств. На рисунке 47 даны характеристики мощности, потребляемой поршневым насосом и развиваемой тихоходным ветродвигателем ТВ-5. Совмещенные характеристики показывают, что почти прн всех режимах скорости ветра мощность, развиваемая ветродвигателем, остается больше мощности, потребляемой насосом. Только при одной скорости ветра, в зависимости от размеров насоса, передаточного отношения передачи от ветроколеса к насосу 60 и от хода поршня, мощность, потребляемая насосом, будет равна максимальной мощности ветродвигателя.

Выберем размер насоса, его ход и передаточное отношение передачи от ветроколеса к насосу так, чтобы он при скорости ветра 4 м в секунду полностью загружал ветродвигатель (точ- ка А). Допустим, что скорость ветра возросла до 6 м в секунду. Тогда число оборотов ветродвигателя будет возрастать до тех пор, пока мощность, потребляемая насосом, не станет равной мощности ветродвигателя при числе оборотов пс (точка В). Как видим, при этой скорости ветра поршневой насос будет только частично загружать ветродвигатель.

Число оборотов ветроколеса пропорционально скорости ветра, а мощность ветродвигателя изменяется пропорционально кубу скорости ветра. В то же время мощность, потребляемая насосом, пропорциональна первой степе- ни числа ходов насоса, илн числа оборотов ветродвигателя. Сле- довательно, при увеличении числа ходов в два раза мощность, потребляемая насосом„ также увеличится в два раза, мощность же ветродвигателя при этом возрастет в 8 раз. Действительно, если мы учтем, что скорость вращения ветро- колеса при работе в наилучшем режиме должна быть пропор- циональна скорости ветра, то выражение мощности ветродвига- теля может быть записано: Н,.„, = —, ЧЧМ - К'/а са К, .

и, к (л. с.) в.кв. = где: 0 — коэффициент использования энергии ветра, который при полной загрузке ветродвигателя равен постоянной величине, П вЂ” диаметр ветроколеса в метрах, Ч вЂ” скорость ветра в м/сек., ' и — число оборотов ветроколеса, вав К, К, — коэффициенты, в которые входят все неизменные величины, характеризующие данный ветродвигатель. Это равенство определяет условия наилучшего использования ветронасосного агрегата. В то же время выражение мощности, потребляемой поршне- вым насосом, может быть представлено следующей просто й формулой: 9 Н Р„ Ь ."!' Н Х„„.