1598005345-121ff4a19eb2c194dd91d68eee15ed06 (Изобретателю о ветродвигателях и ветроустановках. Я.И. Шефтер, И.В. Рождественский, 1957u), страница 5

75 — огра«двине, й я 77 — конаяескне шестернк, !2 — горязонзальныа ва», М вЂ” труба 7Š— корпус полшнпннка. 75 — шкнв 75 — помешенне с устроаствон для подогрева воздуха, При расчетной скорости ветра у земли, равной Чб=8 м в секунду, скорость Ч! иа высоте 35 м составит примерно 12 м в секунду. Тогда перепад давлений й между верхним и нижним сечениями трубы по уравнению Бернулли составит: р, ~~ я.~~ 2 2 — (122 — 82) = 5 мм. вод. ст., 0325 2 где: р,=р = 0,125 — плотность воздуха, которая в пределах небольших высот может быть принята одинаковой. Этот. перепад давлений обусловливает скорость потока в трубе Ч равную Ч р = 4)/ Ь =- 4~ 5 = 8,9 м в секунду.

За счет разности темпера- Ф тур воздуха внизу и вверху трубы увеличение скорости потока составит не более 0,5— У 1,0 м в секунду. Однако примерно на такую же величину зН Н 2 мы получим уменьшение скорости за счет потерь на трение воздушных частиц о внутрен-,б ! „, 7,,77,, н !ум ние стенки трубы. Примем скорость потока в трубе 9 м в секунду.

Тогда мощность, развиваемая номе- — ' л 1 щенным в трубе ветроколесом диаметром 4 м, будет равна: Рис. !9. Воздушная турбина П Ч Г. П. Дроздова: ! 530 бв 0'0,30 ьэ ~о — — 2,3л. с. Коэффициент использования энергии ветра в этом случае с учетом вредного влияния стенок трубы приходится принимать равным 0,3. В то же время ветродвигатель с диаметром ветроколеса 4 м, будучи установлен на башне высотой 35 м, способен развить прн скорости ветра 12 м в секунду мощность, равную 6,7 л. с. Такой ветродвигатель будет к тому же значительно проще и дешевле.

25 Отсюда совершенно ясно, что использовать ветросиловые установки с высокими трубами, в которых помещены ветроколеса, нерационально, вследствие чего на практике ни одной подобной установки осуществлено не было. Крыльчатые ветряные двигатели Хотя некоторые ветряные двигатели заводского. изготовления и похожи на старую ветряную мельницу, однако это сходство больше внешнее. В действительности, каждый двигатель имеет ряд зачастую весьма сложных узлов и механизмов, которых не было у ветряной мельницы. У любого современного ветродвигателя имеется устройство для автоматического поворота головки с ветроколесом на ветер при изменениях направления последнего, механизмы, регулирующие скорость вращения ветроколеса и ограничивающие развиваемую ветродвигателем мощность, и др. Как устЗаводской в родыгат.

ь д.м роен созременный быстроходный ветродвигатель? На рисунке 20 приведена схема ветродвигателя Д-18, относящегося к типу стабилизаторных. Они так названы потому, что имеют специальные устройства — стабилизаторы, с помощью которых осуществляется регулирование двигателя. Трехлопастное ветроколесо 1 этого ветродвигателя имеет диаметр 18 м. Лопасти выполнены с обтекаемым профилем и переменными по длине лопасти углами заклинения (углы уменьшаются к концам лопастей). Это обеспе- Рнс.

20. Схема быстроходного стабнлнааторного ветродннгателн типа Д-18: ! — ветроколесо, у — главный вал а — верхний редуктор, 4 — вертикальный вал, у — нвыннй редуктор, 6 — ремевнав передача, У вЂ” лебедка длв пуска а остамовкв двигателя, а — ввервнонный аккумулатар. 9 — электрический генератор, !а стабилизатор. 26 Многие сельские изобретатели полагают, что современный нетродвигатель это примерно то же самое, что старая крестьянская деревянная мельница. чивает получение от ветродвигателя максимальной мощности. Момент, развиваемый ветроколесом, передаекся через главный вал 2, вращающийся на двух роликовых подшипниках, и верхний конический редуктор 3 вертикальному валу 4. Нижний койец вертикального вала соединен с нижним коническим редуктором 5, от которого через ременную передачу б и шкив приводится но вращение маховик 8, названный инерционным аккумулятором.

Такое название он получил потому, что вал его связан со шкивом не жестко, как это имеет место в других Рнс. 21. Муфта свободного хода. двигателях, а через муфту свободного хода (рис. 21), которая может передавать энергию только в одну сторону, а именно от ветродвигателя к аккумулятору. Если скорость ветра спадает и число оборотов ветроколеса поэтому уменьшается, то инерционный аккумулятор продолжает вращаться пн инерции за счет кинетической энергии, запасенной ранее, вращая и соединенный с ним генератор электрического тока 9. При новом увеличении скорости ветра ветроколесо начинает вращаться быстрее и вновь разгоняет инерционный аккумулятор.

Таким образом, в этом быстронращающемся маховике аккумулируется избыточная энергия ветра, что позволяет, несмотря на постурянно изменяющунуся скорость ветра, получить выравненную электрическую энергию. Применяемые в настоящее время инерционные аккумуляторы позволяют сглаживать относительно кратковременные изменения скорости ветра, длительностью до б — 10 минут (в зависимости от величины снижения скорости ветра за время провала и присоединенной к ветродвигателю нагрузки).

27 Рис. 22. Схема центро- бежного регулятора стаби- лизаторного ветродвига- теля: / — грузы, у — пружина, 3 — рызагн. 4 — стабилизатор. Регулирование ветродвигателя осуществляется поворотом конца лопасти относительно ее продольной оси. Этот поворот происходит за счет снл, возникающих на стабилизаторе (рис. 20, поз. 10) при изменениях угла его установки относительно хорды поворотной части. Управление стабилизаторами происходит с помощью центробежного регулятора, схема которого приведена на рисунке 22.

Рис. 23. Положения поворотных концов 'лопастей и стабилизаторов; у — зегрояолесо остановлено, уу — ветроаолесо трогзешя с места, 11à — паложеане до начала регулирования. !У вЂ” двигатель работает н регулируется. Регулирование ветродвигателя происходит следующим образом: при увепичении скорости ветра и постоянной нагрузке ветроколесо будет стремиться увеличить число оборотов. При увеличении числа оборотов центробежные силы, развиваемые грузами 1, 28 имеющимися в каждой лопастц, будут увеличиваться и грузы, преодолевая усилие пружин 2, начнут перемещаться по направлению стрелки А.

Благодаря наличию системы рычагов 3; связывающих грузы со стабилизаторами 4, последние повернутся на некоторый угол. Силы, которые возникнут при этом на стабилизаторах, заставят повернуться на некоторый угол и поворотные концы лопастей, как показано на рисунке 23. Это приводит к уменьшению подъемной силы на лопастях. Чем больше угол, на который повернутся лопасти, тем больше подтормажнвающее действие последних. Установка ветроколеса на ветер происходит с помощью устройства, схема которого изображена на рисунке 24.

Рис. 24. Виндрозное устройство для поворота ветроколсса иа ветер: у — Иевозвая шестерни, 2 — малая шестерня, а — заа знндроз, Š— зяндрозы. На башне ветродвигателя неподвижно закреплена большая (так называемая цевочная) шестерня 1, вокруг которой обкатывается малая шестерня 2. Последняя приводится во вращение через систему зубчатых и червячных передач от вала 3 внндроз 4.

Виндроза представляет собой обычное многолопастное ветроколесо, плоскость вращения которого перпендикулярна плоскости вращения основного ветроколеса. Следовательно, если ветер дует вразрез внндрозе, она стоит неподвижно. При изменении направления ветра (рис. 24) виндрозы начинают вращаться и поворачивают головку до тех пор, пока плоскость вращения ветроколеса не установится перпендикулярно основному направлению ветра.

29 Ветродвигатели с соосными ветроколесами В связи с тем, что устройство ветродвигателя, как мы видим, не такое уж простое, естественно стремление изобретателей использовать башню, редукторы и другие узлы для установки двух или нескольких ветроколес с тем, чтобы получить от одного агрегата большую мощность 1рис. 25). Рис. 25. Схема головки ветродвигателя с тремя сооснмми ветроколесами Изобретатели, предлагающие установку на одном илн на соосных валах двух и более ветроколес, предполагают получить от таких ветродвигателей соответственно двукратную или ббльшую мощность. Однако в действительности такого увеличения мощности не получается. Причина этого заключается в том, что на второе ветроколесо„расположенное за первым, набегает поток, скорость которого, согласно теории идеального ветряка, должна быть в три раза меньше скорости потока, набегающего па первое ветроколесо. Это и понятно, так как часть своей энергии поток отдает ветроколесу, находящемуся впереди.

Так как мощность изменяется пропорционально кубу скорости ветра, то, следовательно, мощность, развиваемая вторым ветроколесом, должна быть в 27 раз меньше мощности, развиваемой первым колесом. Следовательно, даже если не считать взаимного вредного влияния ветроколес друг на друга, то мощность, развиваемая двумя ветроколесами, будет всего на 4 % больше мощности„развиваемой одним ветроколесом 1при равных диаметрах). Таким образом, установка друг за другом двух и более ветроколес может дать очень небольшое увеличение мощности агрегата, но при этом вызывает значительное усложнение последнего. Надо отметить, что вредное влияние ветроколес друг на друга будет уменьшаться с увеличением расстояниа между ними, Зо особенно при расстояниях, равных или больших диаметра вегроколеса.

Но в этом случае возникают непреодолимые трудности с устройством валов и их опор. Отсюда видно, что подобные предложения являются невыгодными. Соосные нетракоиеса Совершенно друтой эффект от установ- П. В. Пыикоаа и А. с. добросерлова ки двух ветроколес на однои геометрической оси получился в небольшом ветроэлектри№ !4саб) веском агрегате, предложенном П.

В. Пылковым и А. С. Добросердовым. В этом агрегате ветроколеса вращаются в разные стороны и основная цель заключается не в получении повышенной мощности, а в том, чтобы увеличить относительную скорость вращения ротора (по отношению к статору). Рис. 26. Схема ветроэлектрического агрегата П В. Пылкова и А. С. Лобросердоаа: ! — ротор, 2 — стасов, 3 — подшипники псасора, а — подшивиики рошра.