Как обустроить мансарду?



Как создать искусственный водоем?



Как наладить теплоизоляцию?



Как сделать стяжку пола?



Как выбрать теплый пол?



Зачем нужны фасадные системы?



Что может получиться из балкона?


Главная страница » Энциклопедия строителя

содержание:
[стр.Введение] [стр.1] [стр.2] [стр.3] [стр.4] [стр.5] [стр.6] [стр.7] [стр.8] [стр.9] [стр.10] [стр.11] [стр.12] [стр.13] [стр.14] [стр.15] [стр.16] [стр.17] [стр.18] [стр.19] [стр.20] [стр.21] [стр.22] [стр.23] [стр.24]

страница - 2

width=256

Рис. 3. Схема крыльчатопо ветроколеса: / — лопасть, 2 — мах, 3 — ступица, ? — угол заклинения. х — угол атаки.

которого оно скрепляется со ступицей 3. Угол, который составляет лопасть с плоскостью вращения ветроколеса, называется углом заклинения и обозначается буквой 9 (фи). Углы, под которыми ветер набегает на элементы лопасти, обозначаются буквой а (альфа) и называются углами атаки. Если бы ветроколесо было неподвижным, то направление потока, набегающего на лопасть, совпадало бы с направлением ветра (т. е. по стрел-KeV). Но так как ветроколесо вра-щаетс5^, то каждый элемеггг лопасти имеет определенную окружную скорость <oR, которая тем больше, чем дальше отстоит элемент от оси ветроколеса. Эта скорость направлена в плоскости вращения ветроколеса (стрелка wR на рис. 4). Таким образом, поток обдувает элементы лопасти с какой-то скоростью, складывающейся из скоростей V и wR. Эта скорость получила название относительной скорости потока и обозначается буквой W (дубль-вэ).

Для каждого элемента лопасти эта скорость имеет свою величину и набегает под разными углами а. А так как наилучший режим работы крыльчатого ветродвигателя будет только при определенных углах атаки, то и приходится углы заклинения ф делать переменными по длине лопастч.

На рисунке 4 подъемная сила обозначена, как этд обычно принято, буквой Ру, а сила сопротивления — Рх- Сила создает лобовое давление на ветроколесо.

Важно иметь в виду, что если лопасти выполнены одинакового качества и профиля, то мощность ветродвигателя практически очень мало зависит от числа лопастей.

Причина этого следующая: мощность ветродвигателя, как и любого другого двигателя, определяется произведением развиваемого двигателем вращающего момента М на угловую скорость ю,

т.е.N = M-a) кгм/сек(8)

Момент, развиваемый ветродвигателем, с уменьшением числа лопастей падает, однако примерно в той же пропорции возрастает число Оборотов", т. е. угловая скорость. Таким образом, про-12

изведение М-<и остается по^ти постоянным, мало зависящим от числа лопастей.

Кроме ветродвигателей крыльчатого типа, известны карусельные (рис. 5), роторные (рис. 6) и барабанные (рис. 7) ветродвигатели.

НапраВлете дращетя

и

%

л/

width=141

Рис. 4. Силы, возникающие на работающей лопасти; а) схема действия сил воздушного потока иа элемент лопасти, б) графическое изображение относительного потока, набегающего иа элемееты лопасти.

width=391

Рис. 5, Карусельный ветродвигатель.

Рис. 6. Роторный ветродвигатель.


Первые два типа имеют вертикальную ось вращения, а последний — горизонтальную.

В отличие от крыльчатых ветродвигателей, у которых все лопасти работают одновременно, создавая вращающий момент, у карусельных и барабанных ветродвигателей одновременно работает лишь часть лопастей, а именно тех, движение которых совпадает с направлением ветра.

Для того чтобы уменьшить сопротивление лопастей, идущих навстречу ветру, их прикрывают ширмой, либо делают изогнутыми (рис. 8).

Вращающий момент на ветроколесах этих типов двигателей возникает за счет разности давлений на лопастях.

Ввиду малой эффективности (8 у этих ветродвигателей не превышает значения 0,18) и громоздкости, а также вследствие того, что они очень тихоходны, карусельные, барабанные и роторные двигатели в практике не нашли пp^Iмeнeния.

width=220width=113

Рис. 7. Ветродвигатель барабанного типа.

Рис. 8. Карусельный ветродвигатель с изогнутыми лопастями.

П. ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО ВЕТРОПРИЕМНЫМ УСТРОЙСТВАМ

Основной частью любого ветряного двигателя является устройство, непосредственно подверженное действию воздушного потока и преобразующее кинетическую энергию последнего в механическую работу. Эти устройства получиЛи название ветропри-емных. 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. Н

Барабанные н карусельные ветродвигатели

IВ главе I кратко упоминалось о недо-

статках 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 (лит. l)i 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%.НВ реальных же условиях, в связи с наличием потерь, в первом случае мы можем получить i не выше 15%, а во втором —до 45—48%.

Уже из этого видно, что работать в направлении создания Шконструкций и использования карусельных или барабанных вет-

родвигателей нецелесообразно. Тем не менее большое количество предложений касается различного рода усовершенствований конструкций этих двигатеаей. Среди этих предложений есть такие, которые несколько улучшают конструкцию, не меняя однако существа дела.

Многие авторы предлагают, к сожалению, совершенно неработоспособные конструкции. То, что многие изобретатели предлагают именно карусельные или барабанные ветродвигатели можно объяснить в первую очередь тем, что принцип работы этих ветродвигателей очень прост и понятен изобретателю.

На рисунке 9 представлена модель одного из вариантов карусельного ветродвигателя. Подобные конструкции предлагаются весьма часто.

^1.

width=180

Рис. 9. Один из конструктивных вариантов карусельного ветродвигателя:

; — вертикальная ось. 2 — горизонтальные плйчки. 3 — лопасти.


Карусельный ветродвигатель А. В. Громова и Д. д. Пальникова

(Авторская заявка № 9185)

Ветродвигатель имеет вертикальную ось вращения /, к которой на горизонтальных планках 2 крепится 12 лопастей 3. Каждая из этих лопастей может поворачиваться относительно своей вертикальной оси так, что при движении лопасти по потоку она оказывает сопротивление всей своей поверхностью, а при движении навстречу потоку поворачивается так, что все время оказывается поставленной ребром к потоку, вследствие чего сопротивление этих лопастей движению всей системы оказывается минимальным.

Конструкция этого двигателя подкупает своей простотой. Тем не менее применение таких двигателей оказывается, как правило, невыгодным из-за их громоздкости, низкого % 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.

Кроме того, эти ветродвигатели имеют весьма низкую, быстроходность, что ограничивает область их применения.

Стремясь облегчить ветродвигатели барабанного или карусельного типов, отдельные авторы предлагают использовать вместо лопастей различные парусные уст-

width=210

Рис. 10. Схема карусельного ветродвигателя А. В. Громова н Д. Д. Пальникова.

Парусный ветродвигатель Ю. А. Моралевича

(Авторская заявка К« 9953)

ройства.

, I

На рисунке 11 показана модель ветродвигателя, предложенного изобретателем Ю. А. Моралевичем. Шесть лопастей 1 этого ветродвигателя выпс»лнены в виде парусов трехугольной формы. Три паруса поставлены вершинами вверх и три — вниз. 16

width=47

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 рас-тягиваются, что уменьшает площадь паруса, подверженную действию }етра; подъемная срла на lapyce становится мень-це, вследствие чего умень-цается и мощность, раздаваемая ветродвигате-1ем.

Вес такого двигателя Ееньше, чем ранее опи-анных, однако и он не ;ожет быть рекомендо-ан к использованию, так ак не имеет надежных lfгyлиpyющиx устройств механизма пуска и (тановки двигателя.

width=237

Рнс. 11. Парусный ветродвигатель Ю. А. Мор^левиад:

/ — лопасти (паруса), 2 — вертикальный вал, S — коленчатый вал, 4 — насос, 5 — пружины или резиновые амортизаторы.

Парусный ветродвигатель Н. А. Шут«ева

Другой разновидностью парусных двигателей является ветродвигатель, предложенный Н. А. Шутеевым. Схематически этот ^игатель изображен на рисунке 12.

Устройство его относительно несложное: на жесткой раме I ргродвигателя укреплены два опорных колеса 2 с натянутой на рс цепью Галля 3. К последней на шарнирах прикрепляются шолненные в виде парусов лопасти 4, которые могут поворачи-ться относительно горизонтальных осей 5. От каждой лопасти цепи Галля идут стопорные растяжки 6, которые устанавлива-■ лопасти на нужный угол при движении их по потоку или при ижении лопастей навстречу потоку, притягивают их к поверх-^и цепи так, чтобы они не оказывали сопротивления движе-

Все это устройство укреплено на раме так, что с помощью )са 7 можно на поворотной оси 8 регулировать наклон рамы и самым менять при данной скорости ветра мощность, разви-




содержание:
[стр.Введение] [стр.1] [стр.2] [стр.3] [стр.4] [стр.5] [стр.6] [стр.7] [стр.8] [стр.9] [стр.10] [стр.11] [стр.12] [стр.13] [стр.14] [стр.15] [стр.16] [стр.17] [стр.18] [стр.19] [стр.20] [стр.21] [стр.22] [стр.23] [стр.24]

© ЗАО "ЛэндМэн"