1598005345-121ff4a19eb2c194dd91d68eee15ed06 (Изобретателю о ветродвигателях и ветроустановках. Я.И. Шефтер, И.В. Рождественский, 1957u), страница 7

Впервые такое предложение было внесено известным изобретателем А. Г. Уфимцевым. Предложенная А. Г. Уфимцевым рамная ветроэлектростанция изображена на рисунке 29. Она имеет 10 ветроколес. укрепленных на одной раме, могущей поворачиваться относительно вертикальной оси при установке ветроколес на ветер. Каждое ветроколесо с помощью редуктора соединено с генератором. Все генераторы работают параллельно между собой на общего потребителя. В вариантах других изобретателей ветроколеса связаны длинными валами с одним общим генератором.

Преимуществами таких станций являются наличие для многих ветроколес лишь одной башни, меньший вес на единицу мощности, значительное уменьшение количества обслуживающего персонала. К недостаткам следует отнести то, что при малых расстояниях между ветроколесами они будут вредно влиять друг на друга, снижая мощность каждого ветроколеса. Кроме того," значи* 33 тельные трудности вызывает сооружение большой рампой конструкции.

Тем ие менее есть основание полагать, что в недалеком будущем такие опытные станции в нашей стране будут построены. В предложениях второй группы изобре- Вееогаеге ветродввгатеав татели исходят из следующих положении. Известно, что в приземном слое атмосферы чем выше мы будем подниматься над землей, тем скорость ветра, как правило, будет большей.'да и сам поток более равномерным.

Так, если, наповмер, на высоте 4 м скорость ветра составляет 5 м В секунду, то на высоте 70 м она будет около 9 м в ,р~' секунду. Кроме того, на больших высотах ветер г дует, как правило, в течение более длительного времени. Поэтому многие изобретатели предлагают устанавлиl вать ветроколеса на l высоких башнях или поднимать их на 200— 300 м над землей на аэростатах (напрнмер, предложения Б.Б. Кажинского, В. А. Иельского и др.). Конечно, подобные «высотные» ветроустановки будут давать более выравненную энергию и будут более надежно обеспечивать ею потребителей. Однако при практическом использовании таких установок должен возникнуть ряд трудностей, связанных с обслуживаРвс.

29. Схема многоеетрдходоа рамиоа вием ветроэлектричеветроэдектрестанцви А. Г. уфимцева. ских агрегатов, уста- новкой ветроколес на ветер и др. Поэтому до сего времени, несмотря на большое количество заявок, эти предложения практического распространения не получили, хотя не исключена возможность их применения в будущем. 36 Ветряные турбины Весьма значительную группу составляют предложения по так называемым ветряным турбинам. Авторы этих предложений полагают, что если обычную водяную турбину использовать в качестве ветряного двигателя, то можно получить значительно большую мощность, чем от обычного крыльчатого ветродвигателя такого же диаметра. Однако такое мнение принципиально ошибочно, так как обычная водяная турбина использует п о т е н ц и а л ь н у ю энергию поди я той воды и не способна должным образом преобразовать кинетическую энергию ветрового потока в меха.

ническую. В водяных кавесах вода действует или своим весом, или ударом струи о лопатку колеса. По такому принципу работают активные турбины. Реактивные водяные турбины приводятся во вращение за счет реакции струи, выходящей из лопаток. В то время как обычное крыльчатое ветроколесо работает за счет подъемной силы, возникающей на крыльях, и мощность его пропорциональна кинетической энергии потока, мощность водяных турбин пропорциональна напору, т. е. разности уровней воды перед турбиной (в верхнем бьефе) и после турбины (в нижнем бьефе) и весовому количеству воды, проходящей через турбину в единицу времени.

Статический же напор воздушного потока равен нулю, а вес единицы объема воздуха во много раз меньше, чем вес такого же объема воды. Следовательно, в воздушном потоке турбина, подобная водяной, работать не сможет. Вот почему ветряные турбины не нашли, да и не могли найти практического применения. ПЕ СУЩЕСТВУЮШИЕ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЕЙ Перед тем как рассматривать предчоже:тия по системам регулирования,.

поступившие за последние годы', целесообразно коротко остановиться на тех способах регулирования числа оборотов ветроколеса и развиваемой мощности, которые применяются у серийных заводских ветродвигателей. Эти способы неизвестны многим изобретателям и поэтому повторяются из одной заявки в другую. Защитно-парусная система регулирования А. Г. Уфимцева- В. П. Ветчинкина Выше упоминалось стабилизаторное регулирование поворотом конца лопасти. Такое же регулирование известно и для целиком поворотной лопасти. Другим получившим широкое распространение способом регулирования быстроходных ветродвигателей является защитно-парусное регулирование системы Уфимцева-Ветчинкина.

Оно применено у ветродвигателя 1Д-18 ЦАГИ, схема которого приведена иа рисунке 30. Рие. ЗО. Схема аетролаигателя 1Д-1а МАГИ и его регулирования: ! — аегроколеео. у — глаааый аал, а — мах. 4 — аерхккй релуктор. Б — еертккалоаый аал. 6 — лкжйкй редуктор, у — лолауыка. Трехлопастное ветроколесо 1 диаметром РЗ м закреплено на трубчатом валу 2.

Махи 3 крыльев также трубчатые и могут свободно поворачиваться относительно' своей оси. От вала мощ- ен ность передается через двухступенчатый верхний редуктор 4 вертикальному валу 5 и далее нижнему двухступенчатому редуктору б. Последний по существу представляет собой коробку скоростей и имеет два передаточных отношения. Они устанавливаются вручную в зависимости от режима работы ветродвигателя. При малых скоростях ветра устанавливается большее передаточное отношение с тем, чтобы при меньших числах оборотов ветроколеса получить необходимую скорость вращения вала редуктора. С выходным валом редуктора через муфту свободного хода соединен инерционный аккумулятор, а последний — с генератором. Поворот ветроколеса на ветер осуществляется с помощью хвоста.

Регулирование числа оборотов ветроколеса и мощности двигателя (рис, 30) осуществляется поворотом крыльев относительно оси махов 3 за счет давления ветра на лопасти. Махи крыльев проходят близко к носку лопасти, поэтому центр давления действующих на лопасть сил ветра оказывается смещенным относительно оси махов. Засчетзтого создается вращающий момент, который поворачивает крылья по направлению ветра.

Если скорость ветра увеличивается и становится больше расчетной (обычно за расчетную скорость принимают 8 м в секунду), то силы давления ветра на лопасть увеличиваются и, преодолевая вес груза, поворачивают лопасть на некоторый угол. Чем больше скорость ветра, тем больше и угол поворота.

Поворот на некоторый угол приводит к уменьшению подъемной силы на крыльях и к снижению мощности, развиваемой ветроколесом. При буре крылья могут занимать флюгерное положение, как показано на рисунке 30 пунктиром. Если нужно остановить ветродвигатель, то крылья также переводят во флюгерное положение. Это осуществляется лебедкой пуска-остановки, установленной внизу.

Лебедка с помощью рычага соединена с тросом, нижний конец которого через блок связан с грузами. Верхний конец троса идет к ползушке 7, связывающей тягами крылья между собой и обеспечивающей одновременный поворот всех лопастен на одинаковые углы.

Ползушка может перемещаться вдоль вала поимеющемуся внутри его отверстию. Чем меньше будет установлен вес грузов, тем при меньшей скорости ветра начнут поворачиваться лопасти и, следовательно, максимальная мощность, которую сможет развивать ветродвигатель, будет меньше. Такая система регулирования хорошо себя зарекомендовала и получила распространение в современных ветродвигателях. Регулирование воздушными тормозами Для быстроходных ветродвигателей применяется также регулирование воздушными тормозами (рис.

31). 39 У с гч ч Рис. 31. Ветроколесо с иоздуснныыи тормозами: 1 — лопасть, а — воздушныв гормона, а — рычажка, б — тяга. и — пружвна. б — кронппеан, 7 — муФта. з Принцип работы тормозов достаточно прост: прн увеличении числа оборотов ветроколеса воздушные тормоза под действием центробежных сил поворачиваются по направлению стрелки, ока= зывая тормозящее действие вращению ветроколес, так как соз- Рис. 32. Регулирование быстроходных ветродвигателей [автор Ю. А. Волков): 1 — вал, У вЂ” отросток, 3 н б — винтовые прорези, и — мах, б — ыарвкп, 7 — сасыма рычагов.

а — тига. дают отрицательный крутящий момент и при полностью остановленном ветродвигателе занимают положение, которое на рисунке показано пунктиром. Все тормоза, имеющиеся на лопастях, кинематически связаны между собой, что обеспечивает нх одновременный поворот. Такое регулирование работает достаточно устойчиво. Вместо тормозов отдельные изобретатели предлагали различные тормозные фортки, торцевые клапаны, открылкв. Их действие аналогично действию воздушных тормозов, однако в работе многие нз этих устройств оказались малонадежными.