Техника - молодёжи 1955-09, страница 19

Инженер Б. ПРОТОПОПОВ

Рис. С. ВЕЦРУМБ

„Года четыре назад в вашем журнале была помещена статья о ветросиловых установнах, снонструи-рованных и спроентированных соввт-с ними инженерами. Расскажите о том, что нового есть за рубежом в ветросиловой технинв."

С. Г а ч и н. г. Челябинсн

II еисчерпаемы энергетические за-"tnacbi пятого океана — воздушных течений, ветров и бурь в атмосфере Земли.

Человек еще в глубокой древности начал черпать энергию из этого океана; энергия ветра была, видимо, первой силой природы, которую он научился использовать для своих нужд. Во всяком случае, уже за четыре тысячи лет до нашей эры в Китае применялись ветродвигатели карусельного типа — с вертикальной осью.

В Египте для подъема воды и помола ветродвигатели применялись за 3 600 лет до нашей эры, а примерно в пятисотых годах нашей эры персы уже строили мельницы, по своему типу близкие к тому, который мы теперь называем голландским. Эти ветродвигатели имели обычно четыре обтянутых парусиной крыла диаметром до 30 м. Скорость вращения их при ветре в 7 м/сек составляла 6—12 об/мин, а их мощность достигала 50 л. с. Во Франции ветродвигатели стали появляться в девятисотых годах нашей эры, а около 1100 года, после первого крестового похода, такие же ветродвигатели стали строить в Германии и Голландии, где они получили очень широкое распространение.

Интересной особенностью (ветродвигателей является то, что они на протяжении многих столетий почти не изменялись, не совершенствовались. В Англии, например, в районе Сюрвей, имеется ветряная мельница, не имеющая железных частей и работающая до настоящего времени с 1665 года, то-есть около 300 лет. Группа английских ученых хлопочет о сохранении ветряных мельниц, построенных свыше 200 лет назад как памятников старины.

Пришедший к нам из глубокой древности мельничный ветродвигатель ни в коей мере, однако, не удовлетворял требованиям промышленности, не мог стать надежным двигателем промышленного типа. Это заставило ученых и инженеров вплотную заняться проблемой энергоиспользования ветра. В 1870 году в Америке появились многолсхпаст-ные тихоходные ветряки, приспособленные для фабрично-заводского изготовления. Эти ветряки, обычно

имеющие диаметр 6—8 м, а в редких случаях до 15 м, оказались удобными для использования в сельском хозяйстве, главным образом для водоснабжения. Но широкого применения в промышленности они также не нашли.

Глубокие теоретические работы по аэродинамике, выполненные Н. Е. Жуковским, а также исследования Эйфеля, Прандтля, Рато и других создали основу для инженерных расчетов ветродвигателей и рационального их конструирования.

В настоящее время в ряде стран ведутся усиленные работы по созданию наиболее экономичных и удобных ветряных двигателей. Однако окончательно решенной эту проблему считать нельзя и сегодня.

Каковы же в настоящее время успехи мировой техники в области овладения энергией ветра?

Большой интерес представляет экспериментальная ветросиловая установка мощностью 1 250 квт, построенная по проекту инженера Пугнем в США в штате Вермонт.

Она расположена на вершине холма, возвышающегося на 600 м над уровнем моря. Место установки выбрано с учетом того, что здесь ветры со скоростью 13 м/сек в течение года продолжаются 3—4 тыс. часов. Используя меньшие скорости ветра, в 6—8 м/сек, можно увеличить число рабочих часов ветродвигателя в году до 6 тыс.

Ветросиловая установка представляет собой башню тридцатитрехметровой высоты, на которой установлена вращающаяся часть. Двухлопастный винт ветряка имеет диаметр 53 м. Лопасти постоянного профиля шириной в 3,7 м сделаны из нержавеющей стали. Окружная скорость концов лопастей при скорости ветра в 13 м/сек составляет 80 м/сек. Шаг винта меняется так, чтобы обеспечить скорость вращения в 28,7 об/мин. Однако он в состоянии выдержать скорость ветра до 62 м/сек (225 км/час).

Особенностью конструкции винта является то, что он может частично складываться наподобие зонтика при резких порывах ветра, описывая при этом своими двумя лопастями конус вращения. Возврат лопастей на место обеспечивается резиновыми амортизаторами. Регулирование ' скорости вращения и мощности производится изменением угла установки лопастей, управляемых сервомоторами, подобными применяемым в гидравлических турбинах.

Установка на ветер производится автоматически вследствие того, что плоскость винта расположена за осью башни. Общий вес механизмов, установленных на башне, составляет 75 т.

Станция была пущена в эксплуатацию 19 октября 1941 года, но в фе

врале 1943 года вышел из строя главный подшипник, что выавало простой в 24 месяца. После ремонта она проработала всего 23 дня — в марте 1945 года у нее сломалось крыло. Авария была вызвана начавшимися вибрациями винта.

Во время эксплуатации за 143 часа работы станция отдала в сеть 81 780 квт-ч электроэнергии.

Изучение скоростей ветра за последние 15 лет на территории восточной половины Северной Америки — от реки Миссисипи до берегов Атлантического океана, от границы Канады до Мексиканского залива — показало, что на такой большой территории ветер дует всегда, а затишья имеют местный характер. Объединив отдельные электросети на этой территории в одну систему, можно гарантировать совершенно определенный минимум выработки электроэнергии. На этом основании в разных концах страны было предположено построить 50 групп ветровлектро-станций, по 10 установок в каждой группе, общей мощностью около 3 750 тыс. квт при мощности в 7 500 квт на каждую установку. Общий вид такой установки показан на рисунке 1.

Значительными ветроэнергетическими ресурсами обладает Франция. Плато Центрального массива, долина реки Роны и некоторые другие районы этой страны имеют среднегодовую скорость ветра около 12 м/сек. Французскими инженерами намечена постройка опытной ветро-электростанции с винтом диаметром в 50 м.

Французские инженеры-ветротех-ники возлагают большие надежды на ветр©электростанцию системы Арно. Эта станция отличается тем, что крылья у ветродвигателя делаются полыми, с отверстиями на концах.

17