Основной частью любого ветряного двигателя является устройство, непосредственно подверженное действию воздушного потока и преобразующее кинетическую энергию последнего в механическую работу. Эти устройства получили название ветроприемных. У крыльчатых ветродвигателей ветроприемным устройством является ветроколесо.
Неслучайно поэтому большое количество предложений в той или иной степени касается конструкций ветроприемных устройств. Последние, в свою очередь, в большинстве случаев предопределяют и конструкцию всего ветродвигателя.
Барабанные и карусельные ветродвигатели
В главе 1 кратко упоминалось о недостатках барабанных и карусельных ветродвигателей. В значительной степени их недостатки являются следствием того, что у этих двигателей одновременно работают не все лопасти, а только часть их. Другая часть лопастей не только не участвует в создании вращающего* момента, а в ряде случаев оказывает даже подтормаживающее действие вращению ротора или лопастей.
Поскольку барабанные и карусельные ветродвигатели работают за счет возникновения сил давления ветра на поверхность движущихся по направлению потока лопастей, то нетрудно доказать, что максимальный коэффициент использования энергии ветра для таких двигателей не может быть больше 0,192. А это в три раза меньше, чем максимальный коэффициент использования энергии ветра у идеального крыльчатого ветродвигателя.
Другими словами, если лучший (идеальный) барабанный или карусельный ветродвигатель может полезно использовать лишь около 20% энергии набегающего воздушного потока, то у лучшего крыльчатого ветродвигателя эта цифра поднимается примерно до 60%. В реальных же условиях, в связи с наличием потерь, в первом случае мы можем получить.
Конструкция этого двигателя подкупает своей простотой. Тем не менее применение таких двигателей оказывается, как правило, невыгодным из-за их громоздкости, низкого `\xi` и очень малой быстроходности.
А. В. Громов и Д. Д. Пальников в 1952 году предложили несколько видоизмененный карусельный двигатель. У этого двигателя ось вращения ветроколеса также вертикальная, но оси поворота лопастей горизонтальные. На рисунке 10 приведена схема этого ветродвигателя. В конструкции предусмотрен автоматический поворот лопастей на угол 90° и, кроме того, имеются щитки, прикрывающие лопасти. С их помощью должно осуществляться регулирование числа оборотов при изменении скорости ветра.
По этой схеме ветродвигатель получается довольно сложным, а вес его на единицу развиваемой мощности намного больше, чем у обычных крыльчатых.
Рис - 10. Схема карусельного ветродвигателя А. В. Громова н Д. Д. Пальникова.
Кроме того, эти ветродвигатели имеют весьма низкую быстроходность, что ограничивает область их применения.
Парусный ветродвигатель Ю. А. Моралевича (Авторская заявка N° 9953)
Стремясь облегчить ветродвигатели барабанного или карусельного типов, отдельные авторы предлагают использовать вместо лопастей различные парусные устройства.
На рисунке 11 показана модель ветродвигателя, предложенного изобретателем Ю. А. Моралевичем. Шесть лопастей 1 этого ветродвигателя выполнены в виде парусов трехугольной формы. Три паруса поставлены вершинами вверх и три — вниз.
Рис. 11 - Парусный ветродвигатель Ю. А. Моралевича:
1 — лопасти (паруса), 2 — вертикальный вал, 3 — коленчатый вал, 4 — насос, 5 — пружины или резиновые амортизаторы.
Нижняя часть вертикального вала 2 заканчивается коленчатым валом 3, к которому крепится штанга горизонтального насоса 4.
Концы парусов с помощью пружин или резиновых амортизаторов 5 прикрепляются к стойкам.
При увеличении скорости ветра и нагрузки давление на парус возрастает, вследствие чего пружины или резина растягиваются, что уменьшает площадь паруса, подверженную действию ветра; подъемная сила на пapyce становится меньшe, вследствие чего уменьшается и мощность, развиваемая ветродвигателем.
Вес такого двигателя меньше, чем ранее описанных, однако и он не может быть рекомендован к использованию, так как не имеет надежных регулирующих устройств механизма пуска и остановки двигателя.
Парусный ветродвигатель Н. А. Шутеева
Другой разновидностью парусных двигателей является ветродвигатель, предложенный Н. А. Шутеевым. Схематически этот двигатель изображен на рисунке 12.
Рис. 12 - Парусный ветроднигатель Н. А. Шутеева:
1 — рама, 2 — опорные колеса, 3 — цепь, 4 — лопасти (паруса), 5 — оси 6 — стопорные растяжки, 7 — трос, 8 — поворотная ось, 9 — стойка. 10 — круговые рельсы, 11 - защитный кожух.
Устройство его относительно несложное: на жесткой раме 1 ветродвигателя укреплены два опорных колеса 2 с натянутой на них цепью Галля 3. К последней на шарнирах прикрепляются выполненные в виде парусов лопасти 4, которые могут поворачиваться относительно горизонтальных осей 5. От каждой лопасти цепи Галля идут стопорные растяжки 6, которые устанавливают лопасти на нужный угол при движении их по потоку или при движении лопастей навстречу потоку, притягивают их к поверхности цепи так, чтобы они не оказывали сопротивления движению.
Все это устройство укреплено на раме так, что с помощью троса 7 можно на поворотной оси 8 регулировать наклон рамы и самым менять при данной скорости ветра мощность, развиваемую ветродвигателем. Для установки ветродвигателя на ветер его стойка 9 имеет колеса, движущиеся по круговым рельсам 10. В передней части рамы предусмотрена установка защитного кожуха 11, служащего для уменьшения ударного воздействия потока на лопасти в момент их открытия.
Недостатки этого ветродвигателя очевидны: сложность, громоздкость, малый к. п. д., а также необходимость ручной регулировки наклона рамы и установки на ветер.
Предлагаем посмотреть другие страницы сайта:
← Существующие системы регулирования и предложения изобретателей | Краткие сведения об энергии ветра →
