Ветер и его использование

Однако ветер может менять не только своё направление, но и скорость. Следовательно, меняется и сила давления на ветровое колесо. С увеличением скорости ветра увеличивается число оборотов ветрового колеса. Они могут достигнуть больших значений. Это опасно не только для прочности колеса, но и для всей установки и приключённых к ней машин.

Чтобы избежать этого, современные ветродвигатели снабжаются специальными устройствами, которые вступают в действие при большой скорости ветра. Они следят за тем, чтобы при дальнейшем усилении ветра число оборотов ветрового колеса не увеличивалось, а в случае бури останавливалось.

Наиболее простой метод ограничения оборотов у ветрового колеса заключается в том, что оно при ветре с определённой скоростью начинает частично выходить из-под ветра.

По мере увеличения скорости ветра ветровое колесо поворачивается на всё более значительный угол, а при буре располагается ребром к воздушному потоку и останавливается. При этом растягиваются регулирующие пружины или поднимается специальный груз, которые при уменьшении скорости ветра вновь выводят ветровое колесо на ветер.

Регулирование оборотов путём вывода всего ветрового колеса из-под ветра применяется обычно лишь у тихо-

ходных ветродвигателей с небольшими ветровыми колёсами.

Для регулирования оборотов у больших быстроходных ветродвигателей из-под ветра выводят не ветровые колёса, а отдельные крылья или их концевые части, равные или полной длины крыла.

В настоящее время наиболее совершенным является регулирование быстроходных ветродвигателей при помощи особых обтекаемых поверхностей — стабилизаторов, которые на стойках прикрепляются кповоротным частям крыльев. Стабилизаторы управляются центробежными грузами, находящимися внутри крыльев. Грузы очень чувствительны к изменениям оборотов у ветрового колеса, а следовательно, и к скорости ветра. Незначительное перемещение центробежных грузов вызывает поворот стабилизаторов, на которых при этом возникает сила от встречного ветра, поворачивающая концы лопастей подобно тому, как маленький руль поворачивает большую лодку. При выходе поворотных частей крыльев из-под ветра число оборотов ветрового колеса уменьшается.

Это оригинальное регулирование разработано советскими учёными и конструкторами под руководством заслуженного деятеля науки и техники проф. Г. X. Сабинина и проф. Н. В. Красовского. Оно применяется у большинства современных быстроходных ветродвигателей мощностью от 10 до 1000 киловатт.

Изобретатель А. Г. Уфимцев и проф. В. П. Ветчин-кин предложили регулирование оборотов у ветровых колёс быстроходных ветродвигателей путём вывода из-под ветра крыльев за счёт давления на них воздушного потока. При сильном ветре крылья, как флюгеры, могут поворачиваться относительно осей махов, свободно пропуская воздушный поток. Необходимая равномерность оборота ветроколеса с этим регулированием достигается за счёт работы так называемого инерционного аккумулятора, говоря проще, маховика, включаемого в трансмиссию. Быстро вращаясь, диск аккумулятора поглощает избыток энергии при возрастании скорости ветра и отдаёт эту энергию рабочим машинам при снижении скорости ветра. Такое регулирование установлено, например, у ветродвигателей 1-Д-18 системы Уфимцева-Ветчинкина (рис. 27).

у небольших быстроходных ветродвигателей поворот крыльев осуществляется за счёт дополнительных центробежных сил, которые возникают на специальных грузах, закреплённых у крыльев вблизи вала ветроко-леса.

Это простейшее по выполнению и весьма оригинальное по замыслу устройство было предложено лауреатом Ста-линской премии В. С. Шаманиным.

Таковы основные автоматические механизмы современных крыльчатых ветродвигателей, при помощи которых ветровые колёса устанавливаются на ветер и удерживают заданные обороты при больших его скоростях.

5. ВЕТРОДВИГАТЕЛИ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ

Современные ветродвигатели являются вполне совершенными энергетическими установками. При их помощи от непостоянного ветра можно получить полезную энергию для механизации разнообразных производственных процессов.

Современные ветродвигатели выгодно отличаются от других энергетических установок тем, что не требуют топлива. Это имеет исключительное значение для тех районов нашей страны, где запасы местного топлива невелики.

Так, эксплоатация быстроходных ветроэлектрических станций в хозяйствах Главного управления Северного морского пути показала, что в условиях Крайнего Севера ветроэлектростанции с успехом могут обеспечивать выработку почти всей необходимой энергии. Топливные двигатели пускались в работу лишь при ремонтах ветродвигателей.

Ветросиловые установки нужно использовать в первую очередь там, где производственные процессы без ущерба допускают перерывы, которые могут быть вызваны периодами штиля, слабого ветра или бурь. К таким производствам относится большинство сельскохозяйственных работ: водоснабжение, переработка зерна, приготовление корма, молотьба, осушение заболоченных земель, орошение, механизация разнообразных кустарных производств и промыслов.