Конструкция винта ветрогенератора

[Андрей П]

Здравствуйте, во вложении отправил вам статью для обсуждения, мне охота узнать ваше мнение о конструкции. Получить консультацию с точки зрения практического производства и возможных перспектив.

[Андрей П]

Вторая попытка

[roman8301]

у меня такая конструкция уже как 1,5 года вращается

[vvv]

Здесь на форуме в библиотеке есть книга Фатеева "ветродвигатели и ветроустановки"
Изучите ее , поймете почему в идеальном случае можно получить КИЭВ 17% .

[slav]

Здравствуйте, во вложении отправил вам статью для обсуждения\\\

Уже обсуждали , спорили и делали ! :)

[Андрей П]

Возможно мне не удалось донести суть идеи. Я доказываю что моя конструкция использует подъемную силу ветра как движущую силу, так же как и классический ветряк с горизонтальной осью вращения, и имеет такие же характеристики быстроходности и мощности как и классический ветряк с горизонтальной осью вращения, плюс возможность использования силы напора для раскрутки конструкции при старте. Как адекватно сравнить две конструкции, использующие одну и туже подъемную силу ветра как движущую силу но реализующие это по средством принципиально разных траекторий движения лопастей я не знаю. Если знаете подскажите.
Прошу Вас указать конкретно на ошибки конструкции и объяснить почему одна и та же подъемная сила ветра будет действовать на эти конструкции по разному.

[983]

Я доказываю что моя конструкция использует подъемную силу ветра как движущую силу, так же как и классический ветряк с горизонтальной осью вращения, и имеет такие же характеристики быстроходности и мощности как и классический ветряк с горизонтальной осью вращения,
А вот и нет !
Лопасти, которые спереди и сзади
( если стоять спиной к ветру и смотреть на турбину),
действительно делают то же самое, что и на горизонтальноосевом ветряке. Но лопасть или лопасти, которые справа идут на встречу ветра и тони однозначно тормозят.
При хорошей , обтекаемой форме, согласен, это торможение может быть относительно незначительным.
Но вот лопасти, которые слева, которые действительно позволяют получить хорошее страгивание ветротурбины с места, в дальнейшем начнут тормозить всю систему, причём очень сильно : передние и задние лопасти сремятся гнать турбину со скоростью, на периметре, как минимум раза в полтора быстрее ветра, а левые лопасти нивкакую не хотяь идти быстрее ветра, и вместо помощи от них одни убытки.

Кроме того, задние лопасти работают в тени передних, а там такая турбулентная каша, что из неё толком энергии и не поиметь,
кроме того, если они всё таки снимают с этого довольно кудрявого потока что нибудь, тем самым они создают подпор в зоне между передними и задними лопастями.
В итоге работают эффективно лишь передние лопасти,
остальные им только мешают. Кто больше, кто меньше.
Увы, но это так.

В итоге имеем КИЭВ раз в 4 -- 6 ниже, чем у выполненного с такой же тщательностью и имеющим такую же ометаемую площадь горизонтальным ветряком. То есть никак не более 10 % , и то нужно очень постараться, чтоб поиметь и их.

В итоге №2 имеем затрат материала в несколько раз больше в пересчёте на выработаный ватт.

Я не говорю уже о сложности трудоёмкости изготовления, дороговизне, относительной ненадёжности механизма поворота лопастей.

Так же такую конструкцию из за её габаритов, веса, парусности, естественно, проблематично поднять на высокую мачту, туда, где ветер посильнее.

при этом помним, что энергия потока зависит от скорости ветра не просто так, а очень даже кубически.

2 явных преимущества подобных конструкций , это независимость от направления ветра и лёгкое страгивание с места перекрываются с головой многочисленными, весьма существенными недостатками.

Да, я ещё забыл про мультипликатор ....

[slav]

Возможно мне не удалось донести суть идеи.\\\.

Вот здесь об этой идее!

http://windpower-russia.ru/showthread.php?t=274

[Андрей П]

Спасибо за ответ.
Ветряк не может крутится быстрей скорости ветра. Если конструкция вращается со скоростью ветра ее лопасти расположены к набегающему потоку строго поралельно, поток обтекает лопасть равномерно с обоих сторон и подъемная сила не возникает. Если вращение ветряка отстает от скорости ветра то набегающий поток давит на лопасть с положительным углом атаки и создает подъемную силу ветра. У большинства профилей максимальная подъемная сила возникает при угле атаке в 5 градусов. Ветряк будет стремится достигнуть скорость ветра но чем ближе скорость вращения ветряка к скорости ветра тем меньше будет угол атаки набегающего потока а следовательно и подъемная сила. Если ветряк раскрутить быстрей скорости ветра то набегающий поток будет давить на лопасть под отрицательным углом атаки и конструкция будет сама себя тормозить. У ветряков с горизонтальной осью вращения конец лопасти который движется быстрее скорости ветра ни какой работы не производит так как лопасть не может получить ускорение от потока который движется медленнее ее а только производит неприятный низкочастотный шум.
Вы не первый кто обращает внимание на сложность и дороговизну редуктора. До этого я считал что для изготовления достаточно дешевой пластиковой штамповки так как редуктор понижающий и больших усилий на поворот лопасти не требуется.
Я думаю что ветряк должен иметь от 4 до 6 лопастей (чем меньше лопастей тем меньше шестеренок) большое количество рычагов с лопастями будет затормаживать конструкцию это и лобовое сопротивление и тормозящий эффект редуктора. А при небольшом количестве лопастей фронтальная зона прохождения лопастей не будет создавать турбулентные потоки ветра для тыловой зоны прохождения лопастей.
Как думаете Вы какое количество лопастей оптимально какая форма симметричная не симметричная (имею в виду количество лопастей четное не четное).
Что касается парусности и размеров я представляю себе что это будет относительно небольшая конструкция так как увеличивая диаметр ветряка мы с одной стороны получаем большой крутящий момент (который даже не приснится ветряку с горизонтальной осью вращения) с другой теряем обороты (следует из отношения длины окружности к скорости ветра). Зачем тогда бороться за крутящий момент если потом придется тратить его на повышающий редуктор. Первоначально ветряк разрабатывался для качания воды садовой колонкой, поднять ее на верх не возможно, значит надо опустить крутящий момент в низ. Снять крутящий момент с ветряка с горизонтальной осью вращения очень трудно отсюда выбор вертикальной оси вращения. Для меня был важен большой крутящий момент теперь когда в качестве нагрузки электрогенератор я не знаю какое усилие необходимо для поворота генератора какая скорость вращения если можете подскажите порекомендуйте литературу.
Что такое мультипликатор где про него почитать.

Добавлено через 42 минуты
Slav спасибо за ссылку но там идет принципиальный спор что лучше вертикальная ось вращения или горизонтальная. В моей конструкции ось вращения вертикальная но используется подъемная сила ветра как движущая сила так же как и в ветряках с горизонтальной осью вращения поэтому ее можно считать вертикальной горизонталкой. Мне интересно ваше мнение конкретно о моей конструкции укажите конкретно на слабые места. Я собираюсь реализовать идею и мне важно знать все за и против.

[vvv]

Так вы Фатеева , смотрю , не посмотрели. А то бы такое не говорили.

[Андрей П]

Время не было не успел а конкретно где лежит.

[vvv]

http://windpower-russia.ru/showthread.php?t=31

[Андрей П]

Спасибо за книгу только я не понял что Вы конкретно имели виду. Если то что я так лихо отмахнулся от турбулентного потока который создается фронтальной зоной прохождения лопастей для тыловой зоны. Я знаю что турбулентный поток создает гораздо большее сопротивление чем ламинарный но я действительно считаю что при небольшом количестве лопастей зона турбулентности будет не значительной и ей можно пренебречь. Если это касается классификации ветряков которая приведена в книге то к моей конструкции она не применима так как в книге ветряки с вертикальной осью вращения используют только силу напора потока а с горизонтальной осью подъемную силу ветра. Моя конструкция использует силу напора потока только для старта на начальных оборотах в дальнейшем конструкция использует подъемную силу ветра как движущую силу. Укажите пожалуйста конкретно что Вы считаете слабым местом конструкции.

[jeriho]

Я знаю что турбулентный поток создает гораздо большее сопротивление чем ламинарный Не всегда! Возьмите книгу поставьте её плашмя к потоку. В турбулентном потоке сопротивление будет меньше.

Укажите пожалуйста конкретно что Вы считаете слабым местом конструкции Плохой старт. ИМХО. При 4-х лопастях, только одна будет стоять плашмя к ветру. Далее; за один оборот колеса лопасти повернутся на 180 градусов т.е. станут выпуклой ( а не плоской) стороной к ветру! И куда теперь будет направлена подъёмная сила крыла? :scratch_one-s_head: И вообще откуда она возьмётся? :scratch_one-s_head:

Добавлено через 4 минуты
Ветряк не может крутится быстрей скорости ветра Докажите!!! А я докажу обратное!

Андрей П, вам же vvv предложил прочесть книгу очень умного дядьки!!!

Добавлено через 1 минуту
что Вы конкретно имели виду Это. (http://windpower-russia.ru/showpost.php?p=430&postcount=6)

[vvv]

Ротор Дарье использует подьемную силу. И быстроходности у него и до 6 есть.

[Андрей П]

Здравствуйте.
Я с Вами согласен турбулентный поток увеличивает сопротивление только для обтекаемых тел таких как профиль крыла пластина расположенная вдоль потока для тел где основным сопротивлением является давление шар пластина расположенная поперек потока турбулентный поток оказывает меньшее сопротивление чем ламинарный. Я утверждал что турбулентный поток создает гораздо большее сопротивление чем ламинарный применительно к своей конструкции и сейчас остаюсь при своем мнении.
Я не понял что такое ИМХО.
Что касается старта я имел виду качественное сравнение а не количественное. Ветряки использующие силу напора потока имеют более высокий стартовый порог чем ветряки использующие подъемную силу. Я сравнил свою конструкцию с чашечным анемометром. Воздушный поток давит на левую и правую сторону анемометра одинаково но за счет того что с одной стороны чашечка повернута к потоку выпуклой стороной а с другой вогнутой создается разница в давлении на левую и правую сторону. Конструкция поворачивается. Эта разница составляет 5-10% . В моей конструкции (рис.3) лопасть в положении 1 повернута плоскостью к потоку а в положении 9 ребром. При таком расположении лопастей разница давления на левую и правую половину будет гораздо больше чем у чашечного анемометра. Я не стал проводить сравнений с другими конструкциями но если честно мне известна конструкция у которой данные характеристики равны моей. Традиционный винт расположен параллельно поверхности земли (одет на вертикальную ось) лопасти этого винта имеют возможность вращаться вокруг своей оси. Лопасть винта движущаяся по направлению движения ветра расположена перпендикулярно потоку. Пройдя этот отрезок лопасть поворачивается и при движении против потока лопасть повернута к нему ребром. Я не стал углубляться во все эти подробности так как основной объект сравнения ветряк с горизонтальной осью вращения.
Что касается лопастей это мой недочет я описал идею конструкции и не чего не сказал о лопастях. Чтобы правильно описать профиль лопасти я приведу пример профиль крыла самолета ЯК (?) забыл номер это не большой спортивный самолет на нем выполняют фигуры высшего пилотажа. Профиль этого крыла симметричен относительно хорды. Такая форма крылу нужна для выполнения фигур высшего пилотажа когда самолет летит в верх ногами он не должен сваливаться. Подобный профиль представлен в книге Фатеева на странице 76 профиль 730. Такие профиля получают подъемную силу за счет положительного угла атаки. Профиль моей лопасти немного другой. Так как лопасть в моей конструкции повернута к набегающему потоку то одной своей гранью то другой обе грани должны быть закруглены одинаково, лопасть полностью симметрична. Это ухудшает аэродинамические свойства лопасти, при стекании потока с закругленного края будет создаваться турбулентность. Читая книгу Фатеева я вспомнил когда то давно читал статью почему шарики для гольфа не гладкие а ребристые и почему ребристый шарик имеет более высокие аэродинамические характеристики. В книге наткнулся на эту тему. Отсюда у меня к вам вопрос если сделать канавки вдоль лопасти это улучшит ее аэродинамические характеристики.
Я действительно считаю что ветряк не может крутится быстрей скорости ветра. Я не понимаю где он будет брать дополнительную энергию чтобы превысить скорость ветра. Если Вы о том что концы лопастей ветряка с горизонтальной осью вращения движутся быстрей скорости ветра так это недостаток конструкции. Или речь идет о чем то другом. Объясните пожалуйста мне очень интересно.
Книгу я читал книга очень интересная узнал много нового о том какие ветряки строили в СССР интересные конструкции ветряков методы продувки лопастей и тд и тп. Книга сложная наскоком ее не возьмешь. Я задал конкретный вопрос что Вы имеете виду и ваш ответ (это) мне не о чем не говорит. Что это за загадки читал не читал видал не видал Вы можете четко сформулировать свою мысль.
На сколько я знаю ротор Дарье имеет очень низкий КИЭВ низкий стартовый порог потому что у него очень мал момент приложения силы. Моя конструкция использует подъемную силу ветра более полно. Как Вы считаете я могу записать этот пример в свою пользу.
Заранее прошу прощение вынужден уехать на некоторое время поэтому с ответом затяну но я все равно жду от Вас ответов указаний на мои ошибки.

[jeriho]

Я не понял что такое ИМХО Имею Мнение Хрен Оспоришь! :))

Вы о том что концы лопастей ветряка с горизонтальной осью вращения движутся быстрей скорости ветра так это недостаток конструкции :shok: Ещё скажите что быстроходность - ЗЛО и с ней нужно бороться :)) :bye:

[vvv]

Что-то странное говорите. Ротор Дарье из всех вертикально-осевых имеет наибольший КИЄВ практически равный горизонтально-осевым быстроходным.

[ico]

Уважаемий Андрей П,
И́МХО или ИМХО́ (от англ. IMHO, In My Humble Opinion), также имхо или imho (строчными буквами) — русская транслитерация английского акронима, означающего «по моему́ скромному мнению» .
С уважением. Ицо.

[Андрей П]

Спасибо за расшифровку ИМХО теперь буду знать.
Что касается быстроходности я имел виду что конец лопасти который движется быстрее скорости ветра никакой работы не производит так как не может получить ускорение от потока который движется медленнее ее а только производит неприятный низкочастотный шум что является недостатком.
Все мои знания о роторе Дарье вычитаны из книг. Личного опыта по построению и испытанию я не имею поэтому просто верю тому что прочитал. Привожу пример из Википедии но и в других источниках в принципе тоже самое.
Преимущества
• Работа ротора Дарье, как и прочих роторов, не зависит от направления потока, следовательно турбина на его основе не требует устройства ориентации;
• Ротор Дарье характеризуется высоким коэффициентом быстроходности при малых скоростях потока;
• относительно высокая выходная мощность — площадь ометаемая крыльями ротора может быть выполнена достаточно большой.
Недостатки
• Чрезвычайно низкий коэффициент использования энергии ветра (примерно 0,05 для классического ротора Дарье, при практическом 0,45-0,47 для классических горизонтально-осевых ветряков с теоретическим максимумом в 0,593);
• Плохой самозапуск;
• Значительные нагрузки на стойку (толчки возникают в момент пересечения крылом, на большой скорости, ветрового потока), отсюда — низкая механическаяпрочность и, следовательно, — необходимость изготовления значительно более прочной (а значит и дорогостоящей) мачты;
• Высокая сложность изготовления (в несколько раз сложнее пропеллерного) — профиль крыльев должен быть выдержан с большой точностью; множество траверсаэродинамической формы, на которых крепятся крылья (для каждого крыла по три);
• Повышенный шум, создаваемый при работе.
Ваш вопрос о роторе Дарье натолкнул меня на мысли о сравнении этих конструкций. Сравнение образное без конкретных расчетов так как я сам не знаю насколько оно корректно и применимо. Прошу Вас написать мне что вы об этом думаете.

[vvv]

У Дарье киэв достигали 0.5 , а 0.4 несложно. Поэтому к недостаткам Дарье это не относится.
Кстати , заметьте , максимальный киэв у ветряков , лопасти которых двигаются гораздо быстрее скорости ветра.

[Александр]

Автор вышеприведённой статьи не имеет никакого понятия ни о работе лопастей, движущихся быстрее скорости ветра, ни о Дарье, тем более...

[983]

Что касается быстроходности я имел виду что конец лопасти который движется быстрее скорости ветра никакой работы не производит так как не может получить ускорение от потока который движется медленнее ее а только производит неприятный низкочастотный шум что является недостатком.ШобЪяздох !

Добавлено через 3 минуты
Андрей П, почитайте статьи по яхтам , буерам, и прочей манёвренной ветротранспортной технике.
Там многие моменты, которые несколько неочевидны на ветряках, становятся до безобразия очевидными.
-- это в первую очередь о соотношениях скоростей ветра и паруса ( особенно жёсткого)

[Андрей П]

Спасибо за ответ.
Что касается ротора Дарье я даже не знаю как вам возражать, да и надо ли. Для меня это просто вычитанное мнение о классическом роторе Дарье. Что касается современных то судя по фотографиям существует огромное множество конструкций с разными формами и количеством лопастей и каждая конструкция имеет свои особенности и о каждой надо говорить отдельно. Я даже видел на фотографии конструкцию совмещающую в себе ротор Дарье и ветряк использующий силу напора потока для лучшего старта. Только не понятно при старте ветряк использующий силу напора потока поможет а потом будет мешать.
В моем понятии КИЭВ это относительная оценка конструкции к которой мы предъявляем определенные требования. В частности крутить электрогенератор, тот ветряк который быстрей крутит генератор тот и лучше, при одинаковой обметаемой поверхности выдает большую мощность. Давайте сравним два ветряка парусный ветряк с горизонтальной осью вращения и лопастной ветряк с горизонтальной осью вращения. Парусный ветряк забирает у потока больше энергии (больше затормаживает воздушный поток) чем лопастной но вращается медленнее а следовательно и КИЭВ у него меньше. Избыточная энергия проявляется в виде парусности что является недостатком с которым надо бороться надо строить более мощную мачту. Но давайте изменим условия и разместим ветряки на двух лодках. Крутящий момент ветряков передается на гребной винт лодок задача ветряков перемещать лодки. При таких условиях парусность которая была недостатком стала преимуществом и КИЭВ парусного ветряка возрос. Понятно что ветряк который постоянно куда то уезжает на лодке ни кому не нужен. Мы предъявляем ветрякам определенные требования одним из которых является быстроходность. Но я думаю что тоже важно какой крутящий момент может выдать конструкция.
Александр попытайтесь четко сформулировать свою мысль. Что Вы считаете не верным конкретно укажите на ошибки. Ваше утверждение что я не имею понятия не убедительно.
Что касается лопасти которая движется быстрее скорости ветра то я действительно так думаю. Напишите что думаете Вы а я с вами поспорю или соглашусь. Порекомендуйте конкретные статьи или ссылки по тематике о которой говорите.

[Alexwindwave]

Что касается лопасти которая движется быстрее скорости ветра то я действительно так думаю. Напишите что думаете Вы ае.
Вы просто нарисуйте разок на листе вектор скорости ветра и вектор скорости кончика лопасти. Увидите, надеюсь, что они перпендикулярны, и ветер никак не собирается догонять кончик лопасти. Просто лопасть "выдавливается" вбок. как и парус с серфером на доске. Как и буер с парусом на льду - скорость их может в несколько раз превышать скорость ветра, если их движению ничего не мешает (типа хорошие подшипники у пропеллера и холостой ход, без нагрузки. А хорошо нагрузишь - они и остановятся.

Поэтому быстроходность винта - понятие вообще условное и вымышленное. Нет его в природе! При разной нагрузке будет и скорость кончика лопасти разная.

[Александр]

Александр попытайтесь четко сформулировать свою мысль
Вы сюда заглядывали? http://alter-energo.ru/topic139.html Почитайте эти диалоги. Там многое объясняется.


Что касается лопасти которая движется быстрее скорости ветра то я действительно так думаю
Фатеева книгу изучали? Ещё очень полезно изучить книгу Б. Н. Юрьева "Воздушные винты". Только после этого вместо собственных представлений о работе лопастей придёт настоящее понимание.

[gda98]

ШобЪяздох !
:))

[Андрей П]

Alexwindwave спасибо за ответ.
Кажется я понял свою ошибку примеры образны и понятны. Только теперь не понятно как рассчитываются углы заклинивания лопасти. При увеличении нагрузки скорость вращения падает углы заклинивания лопасти станут не правильными и это приведет к срыву потока а следовательно и потере мощности. Моя конструкция сама регулирует угол атаки в зависимости от нагрузки. Если конструкция вращается со скоростью ветра ее лопасти расположены к набегающему потоку строго параллельно, поток обтекает лопасть равномерно с обеих сторон и подъемная сила не возникает. Если вращение ветряка отстает от скорости ветра то набегающий поток давит на лопасть с положительным углом атаки и создает подъемную силу ветра. С увеличением нагрузки угол атаки будет увеличиваться подъемная сила будет расти. Если конструкцию перегрузить угол атаки будет слишком большой и произойдет срыв потока и потеря мощности. Но в разумных пределах конструкция сама регулирует угол атаки в зависимости от нагрузки.
Моя попытка сравнить разные конструкции провалилась рисунок (А) полностью не правильный. Спасибо за рекомендуемую литературу. Можете предложить свои идеи как сравнить эти конструкции?

[jeriho]

Андрей П, а такой (http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=aKKMbE9wR-k) ветряк уже существует!

[vvv]

Да . И не один. Такое приходит в голову сразу всем кто покрутил на ветру вертушку.

[Андрей П]

Да но судя по виду лопастей они могут использовать только силу напора потока вот было бы интересно поменять лопасти и посмотреть как изменится КИЭВ. Вот лично у меня как было. В конце 90х приобрели дачу тогда я и придумал этот ветряк воду качать. Ветряк разрабатывался для качания воды садовой колонкой, поднять ее на верх не возможно, значит надо опустить крутящий момент в низ. Снять крутящий момент с ветряка с горизонтальной осью вращения очень трудно отсюда выбор вертикальной оси вращения. Меня интересовал высокий стартовый порог. Сначала тоже думал о цепной передачи но потом решил что цепь ржавеет остановился на зубчатом ремне потом решил что гораздо проще не лопасти вращать а закрывать экраном лопасти которые движутся против ветра. Закрывающий экран довольно большой поэтому на флюгер не понадеялся и придумал свою систему ориентирования по ветру (описывал раньше в предложении) может быть и она существовала до меня. Я успешно забыл про свою задумку и вернулся к ней 2011 поняв что конструкция может использовать не только силу напора потока но и подъемную силу ветра. Использовать подъемную силу ветра гораздо выгоднее но так как конструкция может использовать и силу напора потока это дает ей высокий стартовый порог. Я живу в Краснодаре среднегодовая ветровая нагрузка от 2 до 6 м/с в таких условиях классический ветряк не будет эффективным я думаю что моя конструкция имеет больше шансов в таких условиях.

[Андрей П]

Здравствуйте.
Прошу совета и разъяснения. Пытаюсь понять как должен работать контролер отбора мощности. Допустим что наш генератор на постоянных магнитах (я сам не знаю что лучше но здесь все обсуждают такие генераторы и значит для ветряков они лучше люди знают что лучше). Рассмотрим классический ветряк с горизонтальной осью вращения. В зависимости от силы ветра на выходе генератора мы будем получать изменяющееся напряжение силу тока и частоту. Как это все потом привести в нормальный вид я не знаю может кто подскажет мне сейчас важно понять сам принцип. Когда ветряк стоит на входе контролера ничего нет ветряк начинает крутится на входе появляется какое то напряжение по достижении определенной величины (даем раскрутится) контролер начинает отбор мощности. При отборе мощности скорость вращения начинает падать но мощность растет до какой то величины. Мы продолжаем увеличивать отбор и мощность и обороты падают. Задача контролера регулированием отбора мощности держать постоянно максимальные значения, балансировать на пике. Правда как сделать такой контролер я не знаю. И нам совершенно не важно с какой скоростью вертится сам винт.
С моей конструкцией все немного не так. Описание в приложении. Если конструкция вращается со скоростью ветра ее лопасти расположены к набегающему потоку строго параллельно, поток обтекает лопасть равномерно с обоих сторон и подъемная сила не возникает. Если вращение ветряка отстает от скорости ветра на какой то угол то набегающий поток давит на лопасть с положительным углом атаки и создает подъемную силу ветра. Ветряк будет стремится достигнуть скорость ветра но чем ближе скорость вращения ветряка к скорости ветра тем меньше будет угол атаки набегающего потока а следовательно и подъемная сила. Если мы будем нагружать ветряк пытаясь затормозить его угол атаки будет расти а следовательно будет расти подъемная сила ветра. Скорость ветряка падать не будет но крутящий момент многократно вырастет. Если мы будем продолжать нагружать ветряк то будем увеличивать угол атаки лопасти и крутящий момент будет расти но только до тех пор пока не произойдет срыв потока с лопасти. Тогда скорость вращения ветряка упадет и он начнет использовать силу напора потока а это менее выгодно. Ветряк сам регулирует угол поворота лопастей в зависимости от скорости ветра и снимаемой мощности. Если проводить аналогии то классический ветряк с горизонтальной осью вращения должен уметь менять угол поворота и заклинения лопасти в зависимости от скорости ветра в каждый момент времени. Такие лопасти сделать очень трудно. Я думаю что такая возможность конструкции подстраиваться под ветер это большое преимущество ну еще конечно высокий стартовый порог. Только как грамотно воспользоваться этим преимуществом я пока не знаю. Я думаю что для того чтобы в полном объеме снимать вырабатываемую мощность необходим еще контрольный датчик скорости ветра. Работать должно так сравниваются два показателя контрольный датчик скорости ветра и скорость вращения ветряка. Если они совпадают то контролер может увеличивать отбор мощности когда скорость вращения ветряка начинает отставать от скорости ветра контролер должен ограничить отбор мощности. То есть регулирующий фактор это сравнение датчика скорости ветра и скорость вращения ветряка. Посоветуйте как правильно снимать мощность. Может все давно придумано и я изобретаю велосипед подскажите готовые решения.

[Андрей П]

Забыл вложить описание

[Андрей П]

Попытка теоретического сравнения с другими конструкциями ветряков.
Ветрогенератор надо рассматривать как комплекс винт плюс полезная нагрузка которую винт тянет. И согласование винта с нагрузкой очень важный момент. Рассмотрим классический ветряк с горизонтальной осью вращения. При отборе мощности скорость вращения начинает падать но мощность растет до какой то величины. Мы продолжаем увеличивать отбор и тогда и мощность и обороты падают. Задача контролера регулированием отбора мощности держать постоянно максимальные значения, балансировать на пике. Если винт имеет поворотные лопасти то в зависимости от скорости вращения лопасти меняют угол атаки, чтобы повысить эффективность работы Ветрогенератора. Все эти регулировки приблизительные, мы точно не знаем почему упали обороты. Изменилась скорость ветра, перегрузили ветряк отбором мощности или какие то другие причины. Потом не надо забывать что углы заклинения лопасти рассчитываются под конкретную скорость ветра и винт может выдать максимум только если ветер соответствует параметрам винта. А делая лопасти поворотные мы вообще вынуждены отказаться от углов заклинения что сильно ухудшает аэродинамику винта. Теоретический КИЭВ идеального винта с горизонтальной осью вращения Н.Е. Жуковский 0,593 Г.Х. Сабинин 0,683 при этом реальный винт имеющий практический КИЭВ 0,4 считается отличным результатом. Грубо говоря практический КИЭВ это две трети от теории. Это не потому что теория плохая, просто невозможно сделать лопасть которая будет менять углы заклинения и угол атаки в зависимости от скорости ветра. Не понятно как регулировать угол атаки лопасти в зависимости от снимаемой мощности (почему упала мощность, необходимо увеличить угол атаки или просто изменилась скорость потока). Поэтому все горизонтальные винты работают с усредненными параметрами, углы заклинения рассчитываются по средней скорости ветра, углы атаки лопасти в зависимости от скорости вращения, без учета снимаемой нагрузки, и тд и тп.
С моей конструкцией по другому, если конструкция вращается со скоростью ветра ее лопасти расположены к набегающему потоку строго параллельно, поток обтекает лопасть равномерно с обоих сторон и подъемная сила не возникает. Если вращение ветряка отстает от скорости ветра на какой то угол то набегающий поток давит на лопасть с положительным углом атаки и создает подъемную силу ветра. Ветряк будет стремится достигнуть скорость ветра но чем ближе скорость вращения ветряка к скорости ветра тем меньше будет угол атаки набегающего потока а следовательно и подъемная сила. Если мы будем нагружать ветряк пытаясь затормозить его, угол атаки будет расти а следовательно будет расти подъемная сила ветра. Скорость вращения ветряка падать не будет но крутящий момент многократно вырастет. Ветряк сам регулирует угол поворота лопастей в зависимости от скорости ветра и снимаемой мощности. Если мы перегрузим ветряк угол атаки станет слишком большим произойдет срыв потока с лопасти и обороты ветряка упадут ниже скорости ветра. Это четкая граница мы можем нагружать ветряк до тех пор пока скорость его вращения равна скорости ветра. Ветряк сам регулирует угол поворота лопастей в зависимости от скорости ветра и снимаемой мощности и выдает максимум, пока его скорость вращения равна скорости ветра.
Скорость вращения моего ветряка никогда не превысит скорость ветра в отличии от ветряков с горизонтальной осью вращения, но крутящий момент который он способен выдать многократно превышает крутящий момент ветряка с горизонтальной осью вращения. А вращение со скоростью ветра дает свои преимущества. Так при диаметре ветряка 2м длинна его окружности будет равна 6,28 м. То есть при скорости ветра 6м/с ветряк будет делать примерно один оборот в секунду. А при ураганном ветре 25м/с будет делать всего 4оборота в секунду. Это небольшая скорость вращения и не каких запредельных перегрузок конструкция испытывать не будет, хотя при таком ветре уже шифер с крыш улетает. Не надо сравнивать с ветряками которые используют силу напора потока как движущую силу так как они выполняют максимальную работу когда их лопасть движется в три раза медленнее скорости ветра а моя конструкция когда лопасть движется со скоростью ветра. Следовательно моя конструкция в три раза эффективней.
Насчет потерь на механизме синхронизации, поворота лопастей. Давайте рассмотрим подробнее. При полном отсутствии ветра мы руками раскручиваем конструкцию за плечо на котором закреплена лопасть и механизм поворота лопасти. Мы затратим какую то энергию на вращение конструкции часть этой энергии потратится на вращение лопасти вокруг своей оси. Но при работе ветряка все происходит не так. Лопасть является движущей деталью конструкции, на лопасть действует подъемная сила ветра. Рассмотрим лопасть подробнее. Лопасть симметрична хорде, обе грани лопасти одинаково закруглены (так как лопасть поворачивается к потоку то одной гранью то другой). При стекании с закругленного конца лопасти поток будет срываться образуя область низкого давления что приведет к тому что вектор подъемной силы ветра будет смещен немного назад относительно центра симметрии лопасти. Короче говоря лопасть расположенная под каким то углом к набегающему потоку будет стремится повернутся параллельно потоку. Будет возникать крутящий момент. Это если у чемодана ручку прикрепить не по центру а сместить в сторону, чемодан перекосит, чемодан тяжелее не станет проста точка опоры не совпадает с центром тяжести. Когда лопасть движется по фронту, относительно набегающего потока, возникающий закручивающей эффект совпадает с направлением вращения лопасти. Когда по тылу возникающий закручивающей эффект противодействует вращению лопасти. Эти силы одинаковы но противоположно направлены и должны уравновесить друг друга. Но на практике лопасть движущаяся по фронту будет получать больше энергии от потока чем лопасть движущаяся по тылу (она находится как бы в тени первой часть энергии поток уже отдал и его воздействие на лопасть более слабое). Поэтому в результате сложения этих противоположно направленных сил у нас останется положительный остаток совпадающий с направлением вращения лопасти. Чем больше лопастей имеет конструкция тем больше затеняющий эффект и тем сильнее будет проявляться крутящий момент лопасти.

[Андрей П]

Попытка обоснования возможного прироста мощности.
Если сравнить теоретические исследования и практические достижения ветряков использующих подъемную силу ветра как движущую силу (горизонтальные) и силу напора потока (вертикальные) то мы увидим следующее. Теоретический КИЭВ идеального винта с горизонтальной осью вращения Н.Е. Жуковский 0,593 Г.Х. Сабинин 0,683 при этом реальный винт имеющий практический КИЭВ 0,4 считается отличным результатом. Грубо говоря практический КИЭВ это две трети от теории. У ветряков использующих силу напора потока теоретический КИЭВ 0,192 а КИЭВ турбины Савониуса 0,18 то есть такого разрыва между теорией и практикой нет. Я думаю что потеря одной трети мощности предсказанной теорией это из за невозможности сделать винт с изменяющимися углами заклинения и атаки лопасти в зависимости от скорости ветра и снимаемой мощности. Категорично утверждать что за счет изменения траектории вращения лопастей конструкция сможет взять эту недостающую, предсказанную теорией, мощность на сегодняшний день я не могу. Необходимы практические испытания.

[vvv]

Вообще то делают ветряки с регулируемым углом. и немало.

[Андрей П]

Я хотел показать что у горизонталок между теоретически предсказанным максимумом и практическими достижениями большой разрыв и тут есть за что бороться. Предположение что это из за не точного ориентирования лопасти относительно потока это только мое мнение.