ЭкоТехника в Facebook ЭкоТехника в Google+ ЭкоТехника в ВКонтакте ЭкоТехника в Одноклассниках ЭкоТехника в Twitter



Новый вертикально-осевой ветрогенератор

Вертикально-осевые ветряные турбины стали современным трендом. Они производят меньше шума и не требуют больших вложений при производстве, проще и дешевле в обслуживании, в отличие от горизонтально-осевых ветряков. Однако общей теории вертикально-осевых турбин нет до сих пор. Недостатком этих систем принято считать коэффициент использования энергии ветра (КИЭВ), составляющий примерно треть от энергии ветра в створе ротора. Это относят к якобы наиболее совершенным из них – турбинам Дарье, разработанным еще 1926 году. За минувший век появились ядерные авианосцы, орбитальные беспилотникии и смартфоны с самыми замысловатыми опциями. Что мешает превзойти турбины известного в прошлом месье Дарье? Вполне вероятно это те же причины, по которым маститые учёные отказывали в праве на существование летательным «аппаратам тяжелее воздуха» в ХIХ веке.

В 2012 году небольшим тиражом вышла книга Д. М. Горелова «Аэродинамика ветроколёс с вертикальной осью вращения» (Институт математики Сибирского отделения РАН). С позиций официальной науки, зачастую признающей очевидное только после реализации инженерами (здесь уместен пример братьев Райт), в книге Дмитрия Николаевича излагаются ненаучные утверждения. В чём же их суть? В частности, в этих строках:

«Незыблемым остаётся утверждение, что энергетические характеристики ротора Дарье ограничены предельными характеристиками ветроколеса пропеллерного типа. Такие выводы мне представляются сомнительными».

Далее поясняется, что лопасти вертикальной турбины обтекает пульсирующий поток, аналогичный тому, что создаёт летящая птица. Хотя теория идеального пропеллера создана для стационарного воздушного потока - http://x-vint.ru/index12.html.

Таким образом, ставится под сомнение печально известная абстракция «сферического коня в вакууме». Если отбросить в сторону эту псевдо – парадигму, то остаётся признать, что энергетические возможности вертикально – осевых турбин не ограничены тем пределом, который установлен теорией для пропеллерных ветряных генераторов (59,3 % от энергии ветра в створе ротора). Исходя из этих резонных положений, автор статьи пришёл к идее вертикально – осевой ветротурбины (VAWT) новой «архитектуры». В ней использован принцип природного явления — смерча. Турбина превращает поток ветра в восходящий вихрь, который «наматывается» на многолопастный ротор, как кокон. Лопасти мешают прохождению воздуха напрямую, он спирально обтекает полость ротора, передавая трением ему свою энергию. Поток взаимодействует не только с этими лопастями, но и со связанными с ротором наклонными антикрыльями. С верхом лопастей соединена горизонтальная крыльчатка. Она также взаимодействует с восходящим вихрем. Такая совокупность признаков создаёт парадоксальную возможность увеличения ометаемой ветром площади ротора без увеличения его габаритов, поскольку ометается не только внешняя его поверхность. Изображение турбины приведено ниже.

Ветротурбина вертикальная

В 2016 году были изготовлены две действующие модели таких турбин. Высота вертикальных лопастей и поперечные габариты роторов равнялись 800 мм. Все упомянутые выше элементы ротора имели аэродинамический профиль ClarK Y. Толщина профиля 11% от длины хорды. Обе модели имели горизонтальные крыльчатки с девятью лопастями, каждая из которых связана с одной из вертикальных лопастей ротора и с центральной мачтой, которая вращается совместно со всей конструкцией. Первая модель (фото приведено ниже) имела девять антикрыльев, вторая — 18. При скорости ветра 11м/с вторая турбина развила мощность 220 Вт и имела на холостом ходу частоту вращения около 80 об/ мин. Обе турбины работали в приземном пограничном слое, стоя на канцелярском столе. Это не помешало им достичь КИЭВ 0,42 и 0,48 соответственно, что не уступает горизонтально — осевым турбинам, вынесенным за пределы зоны турбулентности посредством монтажа на высокие мачты.

Ветрогенератор с вертикальной осью

На турбине номер два был замечен снос её по поверхности стола в направлении, перпендикулярном направлению ветра. То есть, впервые обнаружено, что эффект Магнуса справедлив не только для тел вращения со сплошной поверхностью. Открывается возможность освоить новое направление в судостроении путём использования этой турбины в качестве движущих установок небольших судов и больших кораблей (в дополнение к основным силовым установкам) для экономии топлива. Вращающаяся турбина при взаимодействии с ветровым потоком вызывает поперечную силу, движущую корабль, а на стоянке турбина вращает генератор, вырабатывающий электричество. Более подробно о судах с движителем на основе эффекта Магнуса можно прочитать здесь. Хотя эти вертикальные роторы и вертикальные крылья создают силу, движущую корабль с помощью ветра так же, как и старые паруса, роторы Магнуса требуют внешнего привода для их вращения, а крылья требуют вентилятора опять же с внешним приводом. И, кроме того, эти двое установок не способны вырабатывать энергию при воздействии на них ветра.

В настоящее время в рамках ростовской группы компаний «Ростехно» ведётся совершенствование описанных турбин, с деятельным и, что особенно радует, творческим коллективом с обострённым чувством нового. Это вселяет уверенность в успехе перспективного направления!

Приоритет ветротурбины на сегодня защищён следующими документами: Решение о выдаче патента РК по заявке 2015/470.1 «Ветроэнергетический агрегат», Решение о выдаче патента РК по заявке 2016/0104.1 «Ротор ветродвигателя». Однако подготовлены и значительные усовершенствования, выходящие за рамки данной статьи и дающие решающие преимущества над попытками пиратского воспроизведения описанной выше турбины.

Сергей Владимирович Геллер, г. Ростов-на-Дону.

Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

+7(952)415 25 80


Понравилась статья? Поделитесь ею и будет вам счастье!

Смотрите еще интересные материалы:

Новости партнеров:

Loading...

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить

Комментарии  

0 #1 Вова Пудин 02.03.2018 06:46
Проект имеет и такую "изюминку", как совершенно необычное парусное вооружение - "турбопарус" на основе ветротурбины. Сила тяги многократно превышает мощность на валу турбины за счёт аэродинамического эффекта Прандтля - Флеттнера
http://innotec.ru/articles/chudesa-vokrug-nas/747-rotor-flettnera-statya-33-21-03-17
Инвестор сможет на этом получит дополнительные имиджевые преимущества обладателя такой яхты, какой ещё не было.
Цитировать

Присоединяйтесь к нам!

 

Авторизоваться