1598005519-db2570e1cd069b3f233e2ac13b5f8034 (811225), страница 22
Текст из файла (страница 22)
трубе и для предотврагцепия ошибок проверялась перед каждой серией испытаний. то ов Блзгодаря усовершенствованяю установки было проверено несколь д нагруження ветродвигателя. В наиболее удобном методе использовался гидравлический дисковый тормоз. Главный цилиндр, а также механизм системы установлены иа основании опорной башни с растяжками Тормоз приводился в действие с помощью стяжной муфты.
Пружины позволяли прикладывать более равномерную нагрузку, которая преобразовывала воспроизводимый сигнал на приводном рычаге в сигнал, соответствующий действию постоянной силы. (08 Рис 3 Гу НекотоРые испытанные формы топастеи в плане а — крггаая передняя кромка; б— О-обрааныа лонжерон перезнав праман, расположенной ~о всей данна допаотн; а — ГЗ-обрааныа лонжерон передней нропнн с концевым обтеяатеаам: а — й.образина лонжерон парадной кромки с кондааып абтанатедеп н ЗО Ча-ным центральнып обтекателем аатроноласа; д— П-обраанма лонжарон передней кромкн с концевым обтепатапам н дантрааьпып ребром жестяостн; а †О- абразныа лонжерон передней кромки с «ондаямп обтекателем н центральном ребром; ы — О-образныа лонжерон передней нромнн с концевым обтекателем, пантральнмм ребром я зб " .нмп центраяьпым обтекателем аатрокояеса Для определения характеристик ветродвигателей данные, полученные на установке, представлены в виде стандартных зависимостей коэффициента использонапия энергии ветра $ от быстроходности д.
Безразмерная форма представления данных делает возможными быструю оценку ветродвигателей и их схем, я сопоставление различных вариантов. для оптимизационных исследований, подобных проводимым в Принстонском университете, эта возможность непосредственного определения влияния на характеристики отдельных изменений схем является очень полезной.
Одни из этапов программы Принстонского университета по исследованию ветродвигателей состоял в систематизации характеристик двухлопастных ветрокслес диаметром 3,7 м с парусными лопастями. Эксперименты были предназначены для определения конфигурации элементов, необходимых для получения приемлемых характеристик, и возможности исключения некоторых из них для снижения общей стоимости. Одно из ветроколес было сконструировано с возможностью изменения углов установки и шага. Подобные данные значительно р~~ширяют понимание общих возможностей техники конструирования лопастей.
Двухлопастное ветроколесо выбрано в качестве основной конструкции вследствие большей легкости осуществления изменений ее конфигурации. При тща- тельно контролируемых условиях испытаний, в которых этот двигатель использовался, проблемы динамики двухлопастного ветроколеса могут быть фактически исключены для случая, когда они связаны с быстрыми азимутальиыми изменениями положения лопасти.
Однако даже если влияние подобной проблемы. минимально благодаря малой инерции, связанной с малой массой парусной лопасти, Принстонский университет признает ее полезность и настойчиво рекомендует использование трехлопастных двигателей в почти любых практических областях применения. Основная схема парусной лопасти, ат которой развились асе послед!за. щие конфигурации, показана иа рис 3.17,а.
Ветродвигатель состоит нз двух- лопастного колеса диаметром 3,7 м, в конструкции которого используется суживающийся к концу лонжерон круглого сечения с передней кромкой, фиксированной корневой частью (поворачивающейся вручную), и кои~гевым элементом Лопасть снабжена тросом, к которому прочно прикреплено охватывающее передигою кромку полотно из дакроиа. о ао го оо зо оо оо о 7О гО УО ЭО ОО ОО Е а/ Рис. 3.18, Зависимость коэффициента использования энергии ветра 9 от быстроходности В при различной форме поперечного сечения конца лопасти (значения эи2у «10): а — у-з,з м)с; з — и-в м)с; г — ч =+иг;у — е -+зе'; з — е юязе, евшая яоэа юрн юрн нрутка лаааста Зэк 110 Цепная линия, образующаяся на передней кромке при натяжении паруса в направлении хорды, сама может устранить смешение его по горизонтали при достаточно большом натяжении.
Остальные конфигурации, испытанные по этой программе, показаны на рнс 3.17. Оии содержат дополнительный обтекатель передней кромки (рис. 3.17,б), концевой элемент лопасти (рис. 3.17,в), дисковое центральное тело (рис. 3.17, г, з) и различные типы элементов жесткости передней кромки )рис. 3.17, д, з).
Во время испытаний угол установки лопасти подбирался так, чтобы полу° чэемая характеристика понижалась слева и справа от оптимума, Кроме того, каждая лопасть испытывалась в набегающем потоке при скоростях ветра 6 и 9,5 м/с. Таким образом, били проверены безразмерные характеристики ветродвигателя и могла оцениваться степень их понижения с увеличением скорости ветра.
Приведенные данные для каждой из форм лопастй использовались для получения графиков, дающих зависимость З:-)!'Е). Характеристика основного варианта ветроколеса (см. рис 3.17,а) показаны на рис. 3.18,а. Желательно, конечно, получить максимальный коэффициент использования энергии ветра, в частности, при использовании трубчатой передней кромки лопасти.
На рис. 3.18,а показано поперечное сечение конца лопасти этой конфигурадии, которая только одна испытывалась с круговой передней кромкой. Характеристики лопасти, показанной на рис. 327, б, приведены иа рис. 3.18, б. При простом добавлении по всему размаху передней кромки Р-образ- 3.17, а 3.!7. б 3.!7, а 3.17, э 3.17,* О 3.!7*, 8 3.17, е 3.17, эе ' С обтекателем.
0,06 0,32 0,31 0,34 0,37 0,39 0,37 0,40 4,0 6,7 7,0 7,6 8,0 7,0 7,3 8,0 2,8 4,0 4,1 4,8 4,9 4,4 4,3 4,3 6,0 6,6 6,6 7.0 7,0 7,1 0,31 0,30 0,31 0,34 0,33 0,36 3,4 3,9 4,2 4,1 9,2 4,1 ного трубчатого обтекателя $ увеличивается в 5 раз.
Это происходит благодаря оптимизации формы поперечного сечения лопасти при большем ускорении потока около передней кромки, смещении к хвостовой части положения точки максимальной толщины профиля, увеличении секционированного отсека при наличии наклона передней кромки примерно в 7' и при значительном уменьшении сравнительно большой относительной толгцины каждой секции по длине лопасти. На рис.
3.18, б показан также профиль конца лопасти, использованный во всех остальных конфигурациях. Благоприятное влияние изменений геометрической формы конца лопасти видно на рис. 3.17,а. Хотя полная мощность, развиваемая при этой конфигурации, увеличивается по сравнению с мощностью для варианта без законцовки лопасти, она фактически еще больше, так как лопасть балансируется при увеличенном радиусе встроколеса, который используется для представления мощности в безразмерном виде, т. е.
через з. Тот факт, что коэффициент к не улучшается, в известной степени неожиданный, но может быть объяснен некоторым ухудшением распределения нагрузки по длине лопасти в сравнении с оптимальным Применение дискового обтекателя, радиус которого составляет 20 с), радиуса зстроколеса, обосновывается положительными результатами исследований, выполненных в Принстонском университете 13.20). Нэ рис. 3.17, г видно его малое влияние на суммарные характеристики. Значительное (примерно 20 с)с) повышение $ получено при дополнительной установке элементов жесткости, показанных на рис. 3.17, д, на среднем радиусе передней кромки.
Эта расчалка между лонжероном и тросом передней кромки прочно фиксирует трос относительно базовой структуры в этой точке, но не влияет на основную линию передней кромки. Добавление дискового обтекателя, плошадь которого составляет 20 с)с плошади, ометаемой встроколесом (относительная площадь 20 с)с), мало влияет иа характеристики колеса. Увеличение геометрического заполнения ветроколеса, достигнутое у конфигурации, воказанной на рис.
3.17,е, привело к небольшим, не заслуживающим внимаиня изменениям характеристик Однако при разделении исходной цепной линии, по которой провисает трос передней кромки, на две меньшие цепные линии, незакрепленная его часть по передней кромке сокращается наполовину, в результате чего значительно увеличивается критическая скорость, начиная от которой происходит перемещение паруса в наветренную сторону )3.20]. В закдючение был использован дисковый обтекатель с относительной плошадью 20 с)с для получения конфигурапви, показанной на рис 3.17,эг. Эта модификация приводит при малых скоростях ветра к наибольшим из полученных значений $ (примерно 0,4) Сводные данные по наиболее важным параметрам даны в табл.
З.З, Т а б л и ц а 3.3 Данные характеристик двухлопастного парусного ветроколеса диаметром 3,7 м Таким образом, кольцевая передняя кромка не обеспечивает хороших характеристик. Однако при простом дополнении в виде наклонных элементов жесткости передней кромки характеристики ветрокачеса с парусными лопастями оказываются достаточно хорошими.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
