1598005345-121ff4a19eb2c194dd91d68eee15ed06 (Изобретателю о ветродвигателях и ветроустановках. Я.И. Шефтер, И.В. Рождественский, 1957u), страница 8

40 Регулирование за счет использования центробежных сил Поворот лопасти и конца ее может осуществляться также с помощью центробежных регуляторов или непосредственно за счет центробежных сил, развиваемых массой самих лопастей. Из предложений, в которых регулироваю. л. н ва ние происходит по последнему принципу, наиболее многочисленную группу составляют предложения, подобные предложе. нию изобретателя Ю. А. Волкова. Поскольку из всех подобных предложений оно разработано наиболее полно, а лопасти между собой кинематически связаны, разберем это предложение более подробно. К полому валу 1 (рис.

32) жестко крепится отросток 2, на наружной поверхности которого имеются винтовые прорези 8. Аналогичные винтовые прорези 4 имеются и на внутренних стенках трубчатых махов 5. Винтовые прорези выполнены с большим шагом. Между прорезями на наружной поверхности отростка и прорезями маха для уменьшения сил трения заложены шарики б. Для обеспечения одновременного поворота крыльев на одинаковый угол они связаны между собой системой рычагов 7, образующих кинематический четырехзвенник. Пружина, связанная с тягой 8, стремится удержать махи в положении, указанном на рисунке. При достижении ветроколесом расчетной скорости вращения центробежные силы, развиваемые массой лопасти, начинают превышать силы предварительной затяжки пружины, и лопасти перемещаются в направлении стрелок «а», одновременно поворачиваясь на некоторый угол по стрелке «б».

Это приводит к уменьшению подъемной силы на крыльях и первоначальная ско ость вращения восстанавливается. Д ля того чтобы остановить ветродвигатель, тягу 8 следует подтянуть в направлении стрелки «в». Угол Р между рычагами 7 уменьшится и это заставит махи 5 переместиться по направлению стрелки «а» и одновременно повернуться так, чтобы крылья встали в положение «на останов». Принципиально идеи, заложенные в подобных конструкциях, являются правильными. Однако такое регулирование оказывается, как показали эксперименты, довольно грубым. Для того чтобы обеспечить нормальную работу этой системы, необходимо свести силы трения до минимума, а шаг винтовой линии сделать достаточно большим. В связи с этим приходится делать большие зазоры между внутренней трубой и махом, что мешает нормальной работе ветроколеса.

С другой стороны, продольные перемещения махов при такой системе оказываются очень большими„что вызывает трудности в балансировке колеса. Наконец, для того чтобы шарики обеспечивали нормальную работу регулирования, они должны быть связаны сепаратором. 41 В противном случае они будут неравномерно распределяться по длине прорезей. Несмотря на болыпое количество таких предложений из-за недостатков, указанных выше, они не нашли применения на практике.

Регулиро Во второй или ее конца робежные сил Одно из ванне с помощью центробежных регуляторов группе предложений для поворота всей лопасти используются центробежные регуляторы или центы, развиваемые грузами. таких предложений, сделанное Я. И. Шефтер и Г.

А. Печковским (авторская заявка ы г г № 8733), представ, ггуз лено иа рисунке 33. д В поворотной части лопасти 11 устанавливается (как самостоятельный ме- Г' ханизм) регулирующий элемент, со! 1 стоящий из насаженной на конце маха конической шестерни 4 и связанных с ней двух шестерен 8, сидящих на общей оси 12. Ось эта жестко закреплена на поворотной части лопасти. Шестерни 5 свободно Х поворачиваются (в л разные стороны) на шарикоподшипннках. ц п К шестерням привернуты штанги 18 пь с центробежными грузами 8.

Штанги связываются вилкой 2, к которой крепится трос 6. Он проходит сквозь мах лопасти и другим своим концом крепится к шестизвенному механизму кинемати- а мел л" 2 и Маа аблгиш гуефоы при иуи гены "---'~ „( регрпираваиии 1и Рвс, ЗЗ. Регулнровавне поворотом конца лопасти эа счет центробежных снл: г — Лаиаетьч 2 — ВВЛКа, 2 — ПсатРабсжкЫЕ ГРУЗЫ 4ь в б — коиаческве шестерка, а — трос, К- шарнирный.

параллелограмм, и — пружяне параллелограмма. 2 — иружава пуска †остаиов. 20 в гоог. га=шшорагяая часть лопасти, 22 — ось М вЂ” штанга. ческой связи поворотных частей лопастей 7. Во время работы параллелограмм шестизвеииого механизма кинематической связи распирается пружиной 8, которая уравновешивает силу Еришрчбпшгагп ршииие рша.й гг)гайлиш 28п9егп кйшмЪггиежчеги абрлвбг Рнс. 34. Аэродинамическое регулнрованне ветродвнгателв поворотом конца лопасти А. С. Добросердова: à — жесткая часть лопасти, 2 — поеа1ютаая часть лопасти, 2 — ась.

поворотной часта, г — опора, 2 — шестерня, а — гребенка, У вЂ” рычаг, и — груз. 2 — тяге. центробежных грузов 8. Для пуска и остановки предусматривается пружина У, которая при пуске оттягивается тросом 10, тем самым давая возможность разжаться пружине 8 и поставить поворотные части лопастей в рабочее, пусковое положение. При освобождении троса пружина 9 сжимает параллелограмм шестизвенного механизма и ставит концы лопастей на углы остановки.

В предлагаемой системе применен принцип поворота концов лопастей в сторону уменьшения углов заклииения, т. е. навстречу потоку воздуха. Это дает возможность значительно уменьшить значения углов, на которые нужно при регулировании поворачивать лопасть. Примерно однотипным с предыдущим предложением является предложение. А. С. Д о 6 рос ердов а «Аэродинамическое регул ир о на нне ветр од в иг а т е л я п о в о р о т о м ко н ц а л о п а с т и» (авторская заявка № 9197). В отличие от первого предложения в этом случае регулирую. щий механизм расположен в жесткой части лопасти (рис.

34, поз. 1), а для поворота конца лопасти в сторону увеличения углов заклинення используются не только центробежные силы грузов, ио и аэродинамические силы, создаваемые на лопасти набегающим воздушным потоком. Оригинальный и в то же время достаточРегулатор-огра мяч и тель д. д. жвр „но простои регулятор-ограничитель числа оборотов ветроколеса предложен Д. Д. Жариковым для небольших малолопастных ветроэлектрическях агрегатов (рис. 35). В данном случае применен механический 43 тормозной ограничитель.

Усилие для нажима тормозная колодка б этого ограничителя получает от рейки хвоста о, на которой укреплены особые открылкн 7. Воздушный поток создает на этих открылках подъемную силу, направленную в данном случае вниз. При определенной скорости э. ветра. усилие, создаваех б мое подъемной силой, пре/ одолевает чсилие пружины 6, поддер>кивающей рейку хвоста, и послед- 7 кяя, опускаясь вниз, как — ! рычагом нажимает колод- 5 кой на тог>мозной ш«ив 4, Д( находящийся на валуветрового колеса 1 и подтормажнвает последнее. При скоростях ветра 10 м в секунду и выше аетродаигатель останавливается.

Рнс. 35. Схема ветроэлехтрвческого 17Отя такая КОНСтрухцня агрегата дт. Л. Жарвкова: ! — ветроколеео, Р— генератор, Э вЂ” хвостовое И 110днунаст СВОЕЙ ПРООПЕРЕНИЕ, б — тОРМОЗНОй ~Пинк, б — тОРМОВНВИ тотой но она колодка е рыевгом, б — пружине, 7, — профилировенные открылки. быть признана рациональ- ной по двум основным причинам: во-первых, торможение ветродвигателя без поворота лопастей ие снимает с ветроколеса нагрузку, что при больших скоростях ветра вызовет перенапряжения в махах крыльев.

С другой стороны, поскольку автор указывает, что двигатель переходит в зону статического торможения (т. е. останавливается) при скорости ветра 10 м в секунду, то за счет неиспользования больших скоростей будет теряться до 20 — 30% возможной годовой выработки агрегата.

Еще одним весьма серьезным недостатком этой системы является невозможность запуска ветродвигателя при больших скоростях ветра, поскольку главный вал заторможен. Механизм регулирования малых ветроэлектрических агрегатов В настоящее время малые ветроэлектрические агрегаты, выпускаемые промышленностью, имеют механизм регулирования, изображенный на рисунке 36.

Регулирование числа оборотов производится поворотом лопастей центробежным регулятором, встроенным непосредственно ь ветроколесо. Пустотелые лопасти вместе со стальными махами могут вращаться во втулке ветроколеса на двух шарикоподшип- 44 ее о> и о> й ем ак $ э Ф ы и л н ом О. т ми о е и о.а г е мт ых Ф о ой о о о в и ! инках. Центробежные грузы 1 регулятора, жестко связанные с лопастями ветроколеса при помощи державок 2, имеют крючкообразные пальцы 3, которые при помощи шатунов 4 связаны с муфтой центробежного регулятора 5.

Муфта, скользящая по стержню 6, прижимается пружиной регулятора 7 к корончатой гайке, сидящей на конце стержня. Если при увеличении скорости ветра число оборотов ветроколеса достигает предельного значения, то величина центробежных сил, стремящихся переместить грузы дальше от оси вращения, становится достаточной для того, чтобы преодолеть упругую силу пружины регулятора. Центробежные грузы, расходясь, поворачивают лопасти ветроколеса относительно геометрической оси махов н одновременно при помощи крючкообразных пальцев и шатунов заставляют двигаться по стержню муфту регулятора, которая при этом сжимает пружину. При повороте лопастей угол атаки набегающего потока воздуха уменьшается.

Вследствие этого подъемная сила на лопастях становится меньше, что приводит к уменьшению числа оборотов ветроколеса. При уменьшении скорости ветра мощность ветряка падает н число оборотов ветроколеса уменьшается. Центробежная сила, стремящаяся переместить грузы, также уменьшается и становится меньше упругой силы пружины регулятора. Пружина перемещает муфту регулятора, которая, в свою очередь, при помоши шатунов и крючкообразных пальцев поворачивает грузы вместе с лопастями в обратную сторону. Углы атаки лопастей увеличиваются, а вместе с тем возрастает мощкости ветродвигателя и число оборотов.

Таким образом, число оборотов агрегата поддерживается примерно постоянным при больших скоростях ветра. Если нагрузка генератора равна расчетной, то ветродвигатель начинает регулироваться при скоростях ветра выше 8 м в секунду. При скоростях ветра до 8 м в секунду пружина регулятора прижимает муфту к корончатой гайке и число оборотов ветроколеса определяется ие действием регулятора, а равновесием между мощностью, развиваемой ветроколесом приданной скорости ветра, и мощностью, поглощаемой генератором.