1598005345-121ff4a19eb2c194dd91d68eee15ed06 (Изобретателю о ветродвигателях и ветроустановках. Я.И. Шефтер, И.В. Рождественский, 1957u), страница 4

При вращении цилиндра по часовой стрелке н движении основного потока слева направо вращение цилиндра будет способствовать в верхней части ускорению частиц, а внизу, наоборот, замедлению. В результате этого над цилиндром возникает пониженное давление, а под ним— повышенное, вследствие чего ци- линдр будет стремиться перемещаться вверх по направлению силы Р. Если цилиндр по бокам будет снабжен шайбами, диаметр которых больше диаметра цилиндра (рис. 15-6), то сила Р вследствие уменьшения концевых потерь увеличится.

19 Это свойство вращающихся в потоке цилиндров изобретатели предлагают использовать в ветродвигателях. Поэтому в настоящее время крыльчатые ветродвигатели, работающие по принципу использования подъемной силы крыла, нашли везде преимущественное распространение. Заводские ветродвигатели как в СССР, так н в других странах, выпускаются только крыльчатого типа. Рис. 15. 11илиидр, вращающийся я потоке.

р р ыи . На рисунке 16 изображено одно из таветродвягатель и. м, м„„ких предложении: «Роториый ветродвигатель», автор И. М. Матюнин. Роторы 1 этого двигателя должны быть пневматическими, изготовленными из прочной, воздухонепроницаемой прорезиненной материи. Роторы расположены на поворотной раме 8 и соединены между собой тяговыми тросами 2, которые образуют бескоь нечную цепь. Для вращения роторов предусмотрена установка отдельного электродвигателя 12 с независимым от ветродвигателя питанием. В ветродвигателе имеется также ряд других вспомогательных устройств.

Все это укрепляется на массивной раме, которая может поворачиваться на опорной платформе по одно- рельсовому кругу. Описываемая конструкция имеет ряд серьезных недостатков, вследствие чего подобный ветродвигатель не может найти практического применения. Его основные недостатки: громоздкость и сложность установки, наличие специального теплового двигателя, а также электродвигателей для вращения роторов и для того, чтобы устанавливать раму на ветер. Это в свою очередь требует наличия другого источника энергии. Ветродвигатель начинает отдавать полезную мощность при скоростях ветра не менее 6,5 — 7 м в секунду, так как при меньших скоростях вся мощность расходуется на вращение роторов, в то,время как крыльчатые двигатели начинают отдавать полезную мощность при скорости ветра 4,5 — 5 м в секунду, т.

е. при таких скоростях, которые повторяются большое число часов в году. Коэффициент использования энергии ветра роторного ветродвигателя, особенно при малых скоростях ветра, в несколько раз ниже, чем у быстроходных ветряных двигателей крыльчатого типа. Следует полагать, что ветродвигатели с вращающимися цилиндрами не могут найти практического применения не только вследствие своей громоздкости и сложности, но и в связи с тем.

что для приведения во вращение цилиндров требуется посторонний источник энергии. Ю Рис. 16. Ветродвигатель И. М. Матюяииа: à — барабааы-роторы, 2 — тяговые тросы. а я 4 — барабаны, а — приводаые тросы, б — блок, т — блока, а — поеорстяая рбма. 2 — трос-расеалка, ГΠ— поворотный подяос, Гà — ремень прявода роторов, 22 — электродввгвтель.

В связи с этим совершенно понятно, что большинство предложений изобретателей в той или ин1~й степени касается улучшения', модернизации или создания принципиально новых конструкций крыльчатых ветродвигателей. Крыльчатые ветроколеса Наиболее интересные работы изобретателей и рационализаторов по этим двигателям идут в основном в трех направлениях: 1. Увеличение мощности двигателя при неизменных диаметре ветроколеса и скорости набегающего потока, что имеет своей основной целью снижение веса на единицу мощности ветроагрегата.

2. Упрощение конструкции и усовершенствование системы передачи мощности от ветроколеса к рабочим машинам. 3. Упрощение и усовершенствование системы регулирования скорости вращения ветроколеса и механизма ограничения мощности. 2! Ветроколеса с раструбами Некоторые изобретатели предлагают для увеличения мощно- ко ) сти ветродвигателя устанавливать перед ветроколесом рас б нус) с тем, чтобы получить в его узкой части повышен ыц тру ск с орости потока (рис. 17). Если бы действительно в узком сече- н иии конуса удалось получить увеличение скорости потока по сравнению с его скоростью в широком сечении у входа в раструб, то это значительно повысило бы мощность ветродвигаи геля, так как мощность пропорциональна кубу скорости ветра. Однако на самом деле, как ! показывает опыт', ощутимого увеличения мощности не получается.

Это объясняется следующими причинами: 1) на входе в уширенную часть раструба за счет подпоРис. !7. Раструб передает «л м Ра, СОзДаваемогОВетРОкОлесОм, образуется как бы воздушная подушка, вследствие чего скорость в узкой части раструба, где помещено ветроколесо, незначительно отличается от скорости ветра перед раструбом; 2) в связи с образованием подпора воздушные массы начинают обтекать конус по его внешней 'поверхности, что приводит к потере воздушным потоком части своей энергии; 3) по закону сохранения энергии, для того чтобы энергия потока на входе в раструб и на выходе из него была одинаковой, необходимо, чтобы потери на трение воздушных частиц о стенки конуса были равны нулю. В противном случае часть энергии будет теряться.

Для того чтобы свести потери к минимуму, пришлось бы сделать конус с очень малыми углами а, что привело бы к очень большим размерам раструба. Кроме того, поток должен быть все время параллельным осн конуса, а этого в природе при постоянно изменяющемся направлении ветра достигнуть невозможно. Таким образом, раструб в отдельных случаях может дать возможность уменьшить размеры ветроколеса при получении примерно той же мощности. Однако это не является основанием к применению таких устройств, так как они вызывают значительное усложнение двигателя. Основная трудность заключается не только в том, что для больших ветродвигателей (с ветроколесами диаметром 5 м и больше) конуса голучаются больших размеров, но и в том, что конус должен быть как-тс увязан с головкой ветродвигателя и ' Спе пиальные опыты были проведены в Центральном аэрогидродинами- ческом институте [1ХАГИ)р ф) вместе с ней поворачиваться на ветер при изменениях его направления.

Все вместе взятое и привело к тому, что ветродвигатели с раструбами не нашли применения. По более правильному пути, с точки е разрубе ЗрЕНИя тЕОрИИ, ПОШЛИ ИЗОбрЕтатЕЛИ, ПрЕдЛагавшие для увеличения мощности потока устанавливать.за ветроколесом специальные раструбы сжалюзями. Одно из таких устройств, изображенное на рисунке 18, предложено Е. М. Фатеевым.

Рис. 18. Ветроколесо с установленным эа ним раструбом с отверстиями: ' Л вЂ” зкл сбоку, и — полеречкыа разрез полочек. «'па 7' Воздушный поток, обтекающий стенки раструба по его наружной поверхности, увлекает за собой через жалюзи частицы воздуха„находящиеся внутри раструба, создавая за ветроколесом некоторое разрежение. За счет этого происходит соответствующее увеличение скорости потока за ветроколесом и перед ним, что приводит, в свою очередь, к увеличению мощности, развиваемой двигателем.

Однако эти предложения можно осуществить практически лишь у маломощных агрегатов. Для крупных ветросиловых установок раструб получается громоздким и тяжелым. Это делает двигатель более сложным. В большом числе предложений изобретатели для того, чтобы создать движение воздушного потока с некоторой скоростью, рекомендуют использовать перепад давлений и температуры. С этой целью они предлагают строить высокие вертикальные трубы или каналы, устанавливаемые в горах.

В нижней части этих труб или каналов должны располагаться ветроколеса. воздушная турбава Автор предлагает строить вертикальные Г. Л, дроздова (Авторская заявка трубы высотой 35 м с диаметром в нижней М ВЗЗ7! части более 4 м (рис. 19). От ветроколеса через систему зубчатых колес вращение передается рабочим машинам. Для увеличения скорости восходящего потока предлагается установить вентилятор, а в холодное время производить подогрев воздуха в верхней части трубы. Понятно, что такие предложения не решают проблемы получения стабильной механической или электрической энергии от ветрового потока. Предложение Г.

П. Дроздова экономически нецелесообразно потому, что такие ветродвигатели требуют постоянных источников энергии, бт которых приводились бы в движение вентиляторы, а также производился бы подогрев воздуха для создания разности давлений. Элементарные подсчеты показывают, что такая ветроустановка оказывается очень неэкономичной. Вертикальная скорость потока в трубе такого ветродвигателя будет создаваться вследствие разности давлений в верхнем и нижнем сечениях трубы. Разность давлений, в свою очередь, обусловливается тем, что иа высоте скорость ветра больше, чем у земли, а также не одинаковы температура и барометрическое давление.

Действие потока в верхней части трубы аналогично действию такого же потока в пульверизаторе, где за счет снижения давления вверху вертикальной трубки жидкость поднимается вверх. Это явление получило название инжекции. Скорость потока в трубе, возникающая за счет разности скоростных напоров на различных высотах, может быть подсчитана по уравнению Бернулли. 1Я 7, 2, н 2 — опоры трубы. Š— вал турбнаы, 5 — хеостовнк вала, 5 — колесо турбяяы, 7 — аевтнлягоз а — креште««4 трубы, у — опорная пята.