Як сучасні вітродвигуни борються з примхами вітру. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Альтернативні джерела енергії

 Коментарі до статті

У дореволюційної Росії був промисловості, виробляє вітродвигуни; вони будувалися лише кустарним способом. Але думка про спосіб найкращого, найвигіднішого використання енергії вітру зародилася у Росії.

Великий російський учений, " батько російської авіації " , професор М. Є. Жуковський (1847-1921) створив також теоретичні основи вітродвигуна. Його чудові праці лише за радянської влади знайшли практичне застосування.

З ініціативи М. Є. Жуковського та за підтримки В. І. Леніна у 1918 році був організований у Москві Центральний аеро-гідродинамічний інститут (ЦАГІ). Тут і були збудовані перші вітчизняні швидкохідні вітродвигуни.

За підсумками праць проф. Н. Є. Жуковського його учні проф. В. П. Ветчинкін ​​(1888-1950), заслужений діяч науки та техніки проф. Г. X. Сабінін та проф. М. В. Красовський розробили теоретичні засади конструювання високоякісних сучасних вітродвигунів, а проф. Є. М. Фатєєв розробив основи правильної експлуатації їх у сільському господарстві.

Радянські конструктори створили оригінальні та ще неперевершені за своїми якостями швидкохідні вітродвигуни потужністю від кількох десятків ват до кількох тисяч кіловат.

Цільнометалеві вітродвигуни заводського виробництва, на відміну від розглянутих деревометалевих ветросилових установок, мають спеціальні пристрої для боротьби з "капризами" вітру.

Всім відомо, що вітер може змінювати свій напрямок і швидкість кілька разів на добу.

Найпростіші барабанні вітродвигуни мали прийом енергії енергії вітру, який жорстко, раз назавжди встановлювався в будь-якому одному положенні. Найпростіший вітряк може нормально працювати тільки в присутності людини Людина повинна стежити за вітром і вчасно встановлювати вітрове колесо в потрібне положення Якщо вітряк великий, то для встановлення колеса на вітер необхідно не менше двох осіб, якщо вона не має спеціального ворота ( найпростішої машини для підйому вантажу) При подальшому розвитку техніки будівництва вітродвигунів почали прагнути використовувати силу вітру не тільки для обертання вітрового колеса, але і для автоматичної його установки проти вітру, як це можна бачити у звичайного флюгера, що показує напрям вітру. частини поворотної головки стали прикріплювати хвіст, що складається з довгого штока або спеціальної ферми з поверхнею на кінці, яку називають оперенням хвоста (див. Мал. 24).

Рис.24. Схема крильчастого вітродвигуна

Якщо вітер міняв свій напрямок, хвіст автоматично повертав голівку. Вітрове колесо знову встановлювалося в лоба до вітру. Так з'явився найпростіший пристрій повороту вітрового колеса на вітер без втручання людини. У сучасних вітродвигунів хвости розраховуються так, щоб вони починали повертати голівку з вітровим колесом на вітер, коли його напрямок зміниться на кут близько 10 градусів.

Для повороту головок великих вітродвигунів іноді роблять оперення хвоста у вигляді двох або трьох вертикальних поверхонь, поставлених паралельно на деякій відстані один від одного (див. рис. 27).

В інших систем вітродвигунів роль хвоста виконує саме вітрове колесо. Воно встановлює себе проти вітру, щойно вітер змінює свій напрямок. Для цього вітрове колесо міститься не попереду вежі, а за вежею. У цьому випадку колесо, як флюгер, автоматично слідує за вітром.

При великих розмірах вітрового колеса різкі повороти хвостом можуть спричинити поломку крил. Тому за допомогою хвостів зазвичай встановлюють на вітер лише невеликі вітрові колеса діаметром до 18 метрів.

Найбільш поширені пристрої, що складаються з двох багатолопатевих вітрових коліс, що розміщуються на задній частині ферми головки. Такі пристрої називаються віндрозами. Віндрози розташовані так, що якщо вітер дме в лоб робочому колесу, вони виявляються розташованими рубом до напрямку вітру і стоять нерухомо. Коли ж вітер дме збоку, віндрози починають рухатися і передавальним механізмом повертають головку з вітровим колесом на вітер до тих пір, поки воно не стане суворо проти вітру (рис. 26). У цей час віндрози знову розташуються рубом до вітру і зупиняться, доки вітер знову не змінить свого напрямку.

Рис.26. Схема повороту головки вітродвигуна на вітер за допомогою віндрозу

Для повороту на вітер великих вітрових коліс сучасних швидкохідних вітродвигунів застосовуються дотепні пристрої. Вони за будь-якого вітру акуратно і плавно виводять вітрове колесо на вітер.

Зазвичай внндрозні механізми повертають головку щодо вежі з дуже невеликою швидкістю один повний оберт за кілька хвилин.

У великих вітродвигунів головка встановлюється на вітер за допомогою електромотора, який керує невеликим флюгером. При зміні напрямку вітру флюгер повертається та замикає електричну лінію, включаючи автоматично електродвигун.

Електромотор зупиниться лише при роз'єднанні лінії. А це станеться тоді, коли флюгер розташується вздовж повітряного потоку, а вітрове колесо – у лоб до вітру.

Такими є основні пристрої у сучасних вітродвигунів для автоматичного повороту вітрового колеса на вітер.

Проте вітер може змінювати не лише свій напрямок, а й швидкість. Отже, змінюється сила тиску на вітрове колесо. Зі збільшенням швидкості вітру збільшується кількість обертів вітрового колеса. Вони можуть досягти більших значень. Це небезпечно не тільки для міцності колеса, але і для всієї установки та приєднаних до неї машин.

Щоб уникнути цього, сучасні вітродвигуни постачаються спеціальними пристроями, які вступають у дію при великій швидкості вітру. Вони стежать за тим, щоб при подальшому посиленні вітру кількість обертів вітрового колеса не збільшувалася, а у разі бурі зупинялося.

Найбільш простий метод обмеження оборотів у вітрового колеса полягає в тому, що воно при вітрі з певною швидкістю починає частково виходити з-під вітру.

У міру збільшення швидкості вітру вітрове колесо повертається на більш значний кут, а при бурі розташовується рубом до повітряного потоку і зупиняється. При цьому розтягуються пружини, що регулюють, або піднімається спеціальний вантаж, які при зменшенні швидкості вітру знову виводять вітрове колесо на вітер.

Регулювання оборотів шляхом виведення всього вітрового колеса з-під вітру зазвичай застосовується лише у тихохідних вітродвигунів з невеликими вітровими колесами.

Для регулювання оборотів великих швидкохідних вітродвигунів з-під вітру виводять не вітрові колеса, а окремі крила чи його кінцеві частини, рівні 1/4 чи 1/8 повної довжини крила.

В даний час найбільш досконалим є регулювання швидкохідних вітродвигунів за допомогою особливих поверхонь - стабілізаторів, які на стійках прикріплюються до поворотних частин крил. Стабілізатори керуються відцентровими вантажами, що знаходяться усередині крил. Вантажі дуже чутливі до змін оборотів у вітрового колеса, отже, і до швидкості вітру. Незначне переміщення відцентрових вантажів викликає поворот стабілізаторів, на яких при цьому виникає сила від зустрічного вітру, що повертає кінці лопатей подібно до того, як маленьке кермо повертає великий човен. При виході поворотних частин крил з-під вітру кількість обертів вітрового колеса зменшується.

Це оригінальне регулювання розроблене радянськими вченими та конструкторами під керівництвом заслуженого діяча науки та техніки проф. Г. X. Сабініна та проф. М. В. Красовського. Воно застосовується у більшості сучасних швидкохідних вітродвигунів потужністю від 10 до 1000 кіловат.

Винахідник А. Г. Уфимцев та проф. В. П. Ветчинкін ​​запропонували регулювання оборотів у вітрових коліс швидкохідних вітродвигунів шляхом виведення з-під вітру крил за рахунок тиску на них повітряного потоку. При сильному вітрі крила, як флюгери, можуть повертатися щодо осей махів, вільно пропускаючи повітряний потік. Необхідна рівномірність обороту вітроколеса з цим регулюванням досягається за рахунок роботи так званого інерційного акумулятора, простіше кажучи, маховика, що включається в трансмісію. Швидко обертаючись, диск акумулятора поглинає надлишок енергії у разі зростання швидкості вітру і віддає цю енергію робочим машинам при зниженні швидкості вітру. Таке регулювання встановлено, наприклад, у вітродвигунів 1-Д-18 системи Уфімцева-Ветчинкіна (рис. 27).

Рис.27. Вітродвигун 1-Д-18 потужністю до 30 кіловат.

У невеликих швидкохідних вітродвигунів поворот крил здійснюється за рахунок додаткових відцентрових сил, які виникають на спеціальних вантажах, закріплених біля крил поблизу валу вітроколеса.

Цей найпростіший за виконанням і вельми оригінальний за задумом пристрій був запропонований лауреатом В. С. Шаманіним.

Такими є основні автоматичні механізми сучасних крильчатих вітродвигунів, за допомогою яких вітрові колеса встановлюються на вітер і утримують задані оберти при великих його швидкостях.

Автор: Кармішин А.В.

Дивіться інші статті розділу Альтернативні джерела енергії.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву Специфікація Cable Power для HDMI кабелів 15.06.2022 Організація HDMI Forum опублікувала виправлення до стандарту HDMI 2.1a з описом технології Cable Power. З її допомогою виробники аксесуарів зможуть позбавитися зовнішніх блоків живлення та інших "милиць" при передачі даних на велику відстань без втрати якості сигналу. Сучасні HDMI-кабелі мають негласне обмеження довжини 3 метри для перегляду контенту, що вимагає повної пропускної здатності 48 Гбіт/с, без зниження стабільності сигналу та якості картинки. При використанні більш довгих аксесуарів зазвичай застосовуються додаткові адаптери живлення з USB-коннектором. Нова специфікація Cable Power передбачає можливість подачі додаткової потужності (до 5 В/0,3 A) безпосередньо через аксесуар. Окремі пристрої або роз'єми при цьому не потрібні - подача живлення здійснюватиметься самим джерелом сигналу (наприклад, ігровою консоллю або медіаплеєром). Зазначається, що функція буде працювати лише в одному напрямку. Користувачеві доведеться перевірити розташування відповідного значка на конекторі самого кабелю. При неправильному підключенні аксесуар не втратить працездатність, але не отримає додаткового живлення - це може призвести до погіршення якості сигналу. Поки що невідомо, які саме комерційні пристрої першими отримають підтримку стандарту Cable Power. Його розробники також повідомляють, що власники старого обладнання зможуть використовувати нові кабелі за допомогою спеціальних перехідників micro-USB Type-B або USB Type-C.

Інші цікаві новини:

▪ SIMO PMIC-перетворювач MAX77654

▪ 20-нм чіпи, виготовлені на TSMC

▪ Нова професія – космошахтар

▪ Електрогенетичний інсулін

▪ Деактивація одного білка лікує серцеву недостатність

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Блоки живлення. Добірка статей

▪ стаття Анрі де Реньє. Знамениті афоризми

▪ стаття Як тютюнові компанії використали фемінізм для просування куріння серед жінок? Детальна відповідь

▪ стаття Новозеландський льон. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ стаття Логічний пробник на двох мікросхемах Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Вода із циліндра. Секрет фокусу

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024