Перед тем как рассматривать предложения 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 на рисунке 30.
Рис. 30 - Схема ветродвигателя 1Д-18 ЦАГИ и его регулирования:
1 — ветроколесо, 2 — главный вал, 3 — мах, 4 — верхний редуктор, 5 — вертикальный вал, 6 — нижний редуктор, 7 — ползушка.
Трехлопастное ветроколесо 1 диаметром 18 м закреплено на трубчатом валу 2. Махи 3 крыльев также трубчатые и могут свободно поворачиваться относительно своей оси. От вала мощность передается через двухступенчатый верхний редуктор 4 вертикальному валу 5 и далее нижнему двухступенчатому редуктору 6. 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. За счет этого 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 лопастей на одинаковые утлы. Ползушка может перемещаться вдоль вала по имеющемуся 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. 3).
Принцип работы тормозов достаточно прост: при увеличении числа оборотов ветроколеса воздушные тормоза под действием центробежных сил поворачиваются по направлению стрелки, оказывая тормозящее действие вращению ветроколес, так как создают отрицательный крутящий момент и при полностью остановленном ветродвигателе занимают положение, которое на рисунке показано пунктиром.
Рис. 3. Ветроколесо с воздушными тормозами:
1 — лопасть, 2—воздушные тормоза, 3 — рычажки, 4 — тяга, 5 — пружина, 6 — кронштейн, 7 — муфта.
Все тормоза, имеющиеся на лопастях, кинематически связаны между собой, что обеспечивает их одновременный поворот.
Такое регулирование работает достаточно устойчиво.
Вместо тормозов отдельные изобретатели предлагали различные тормозные фортки, торцевые клапаны, открылки. Их действие аналогично действию воздушных тормозов, однако в работе многие из этих устройств оказались малонадежными.
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.
Регулирование Ю. А. Волкова (Авторская заявка №12744)
Из предложений, в которых регулирование происходит по последнему принципу, наиболее многочисленную группу составляют предложения, подобные предложению 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 3. Аналогичные винтовые прорези 4 имеются и на внутренних стенках трубчатых махов 5.
Рис 4. Регулирование быстроходных ветродвигателей (автор Ю. А. Волков):
1 — вал, 2 — отросток, 3 b 4 — винтовые прорези, 5 — мах, 6 — шарики, 7 — система рычагов. 8—тяга.
Винтовые прорези выполнены с большим шагом. Между прорезями на наружной поверхности отростка и прорезями маха для уменьшения сил трения заложены шарики 6.
Предлагаем посмотреть другие страницы сайта:
← Создан первый в мире портативный ветровой генератор | Предложения по ветроприемным устройствам →
