Сайт малая энергетика Розин М.Н. Будяк Д.В.


Украина

Минск - это не договор

Мифы украинской энерореформы

Крах сельского хозяйства

87 предложений по утеплению квартиры

Главная

Пара слов об авторе

Что такое киловатт-час?

Потребление энергии в частном доме

Правда жизни: без топлива - никак

Возможен ли вечный двигатель?

Как искать патенты

Энергия ветра

Самодельный генератор на постоянных магнитах

Самодельный ветряк с лопастями из шпона

Статья о древесных гранулах и сравнении их с другими видами топлива

Самодельная ветроустановка с вертикальной осью вращения

Самодельный трех лопастный ветряк с автомобильным генератором переделанным на постоянные магниты

Самодельный автоматический котел на древесных гранулах

Самодельный ветряк с лопастями из алюминиевой трубы с самодельным генератором

Самодельный тихоходный ветряк

Схема электрическая тихоходного ветряка

Самодельный ветряк с самодельным генератором

Ветряк в сельском доме - опыт и раздумья

Книги, архивы метеоданных

Наш ветряк с задней ступицей от ВАЗ-2109, доклад, авг 2012, pdf

Наш ветряк - доклад, фотографии и смета (zip)

Возобновляемая энергетика на Родосе

Теория идеального ветряка или в чем ошибка Владимира Сидорова

Знак вопроса

Перевод инструкции к программе Profili

Быть или не быть?

Ветрогирлянды

Что такое число Рейнольдса?

Теория паруса

Теория идеального ветряка

Расчет лопастей ветряка

Старинный ветряк, сохранившийся в курском областном музее.

Вопросы по расчету лопастей

Расчет минимального ветра, необходимого для страгивания ветряка

Концентраторы ветрового потока

Ветровая энергия для дома

Оптимальный угол атаки в ветряке

Винт-турбина

Поляры плоской пластины и желобков, а также GOE417A

Как изготовить деревянные лопасти для ветряка

Программа для трансформации профилей

Идеальный коэффициент использования энергии ветра.

Г. X . САБИНИН ТЕОРИЯ ИДЕАЛЬНОГО ВЕТРЯКА

Программа для расчета потерь напора

Парашютный ветряк

Энергия воды

Энергия равнинных рек - что ждать?

Самодельная мини гидроэлектростанция Кимкетовых

Принцип работы гидротарана и расчетные формулы.

Статья из довоенной технической энциклопедии про гидротаран.

Самодельная микро ГЭС. Часть 1. Напорная установка

Теория и расчет напорной микро ГЭС

Теория и расчет пропеллерной проточной микро ГЭС

Турбина Пельтона. Физика работы и основные формулы.

Энергия Солнца

Несколько слов об энергии Солнца

Возобновляемая энергетика на Родосе

Электрооборудование

Сложности при изучении магнетизма.

Как измерить характеристики неизвестного магнита?

Расчет магнитного поля в железе генератора.

Расчет бандажа для постоянных магнитов

Электрогенераторы ВИНДЭК для ветряков и микро ГЭС

Электрические характеристики велосипедного генератора

Электрические характеристики генератора Г303В

Определение внутреннего сопротивлениия генератора

Устройство автомобильных генераторов

Книги и ссылки

Авторское право

Карта сайта

__________

 

 

 


>>Ветроэнергетика

 

 

 

Капачинских
Дмитрий Анатольевич 

Винт-турбина – новый инструмент ветроэнергетики.

 

 

     «Бесплатный» ветер, при попытке использовать его энергию, требует очень сложных и дорогостоящих ветроустановок. Я предлагаю решение, которое позволит снизить стоимость ветроколеса и улучшит режим работы ветроустановки при разных скоростях ветра. При патентовании изобретенной мною винт-турбины пришлось общаться и отвечать на вопросы предпринимателей, бизнесменов, любителей ветроэнергетики, поэтому в этой статье я объясню суть своего изобретения и постараюсь ответить на наиболее часто задаваемые вопросы.

     Для начала, познакомимся с современной ветроэнергетикой. Существует множество способов преобразования энергии ветра в электроэнергию, однако наиболее эффективным и распространенным является использование ветроустановок с горизонтальной осью вращения. В настоящее время около 90% электроэнергии в ветроэнергетике вырабатывается горизонтальноосевыми установками. Коэффициент использования энергии ветра (КИЭВ) у них достигает 43%, КИЭВ ротора Савониуса равен 25%. Максимальный КИЭВ равный 0,593 теоретически обосновали в начале двадцатого века независимо друг от друга Бетц и Жуковский (теорема Бетца и теория идеального ветряка).

Многолопастный ветряк      Горизонтальноосевые установки бывают малолопастными, с небольшим количеством лопастей (обычно 2 - 3 лопасти), и многолопастными – 8 - 12 лопастей и больше. И те и другие имеют свои минусы. Малолопастной винт имеет маленький стартовый момент и неэффективен при слабом ветре, который, кстати говоря, дует чаще. Многолопастная турбина стоит дороже (стоимость ветроколеса примерно пропорциональна кол-ву лопастей), требует более прочного несущего основания прочной несущей конструкции, однако при сильном ветре не даёт преимущества, т.к. лопасти начинают мешать друг другу. Попытки выбрать золотую середину – 5-6 лопастей подобны погоне за двумя зайцами. Применение лопастей с переменным углом атаки приводит к удорожанию, но не даёт существенного увеличения момента страгивания дает ограниченное увеличение момента страгивания вследствие узких лопастей. К тому же все вышеперечисленные ветроустановки имеют общий недостаток – форма лопастей. Т.к. каждая лопасть должна выдерживать силу максимального рассчитанного ветра, в ней закладывается ребро жёсткости. Это придаёт лопасти толстый объёмный вид, высокий коэффициент лобового сопротивления и большое, около 70 000, критическое число Рейнольдса. Соответственно, сложность и стоимость изготовления объёмной крученой лопасти выше стоимости криволинейной крученой пластины.

     Каких же результатов добилась современная ветроэнергетика, используя вышеперечисленные инструменты? Это вырабатывание энергии в 20% от расчётной мощности и высокая себестоимость энергии, несмотря на бесплатный возобновляемый ресурс, подаренный природой.

     Что делать? Если рассуждать логически, то для эффективного использования силы ветра, во-первых, на малом ветре должно использоваться много лопастей, на среднем – около 6-ти, а на сильном – две, а во-вторых, лопасть должна быть плоской. Правильно! Но не будем же мы менять роторы на тысячах ветроустановок каждый раз, когда ветру заблагорассудится поменяться, да и плоские лопасти поломает ветром. Опять правильно!

     Пусть винт-турбина сама меняет количество лопастей, а на сильном ветре – складывает их в стопку, чтобы ветер их не сломал. На то она и винт-турбина. Принцип её действия в регулировании количества лопастей в зависимости от силы ветра. При сильном ветре винт-турбина – это быстроходный двухлопастной винт, при слабом ветре – тихоходная многолопастная турбина.

Ветряк со складывающимися лопастями

     Мой ветряк горизонтально-осевой. Пока нет ветра, он восьми- девятилопастный. и по внешнему виду ничем не отличается от обычных тихоходных ветряков. Только лопасти не объемные, а плоские. С усилением ветра лопасти начинаются смещаться по окружности и складываются в две или три стопочки. При 12 м/с - это уже двух или трехлопастный ветряк. Каждая "лопасть" представляет собой стопочку плотно сложенных лопастей

Измение количества лопастей в ветряке     Теперь поговорим о форме лопастей винт-турбины. Идеальная форма лопасти – это поверхность, образованная множеством перпендикуляров, которые соединяют спираль, с её осью. На практике, изготовление такой лопасти гораздо проще, чем вытачивание мудрёных профилей NACA и т.п. сложных аэродинамических профилей. Достаточно начертить на листе линию под углом равным углу атаки кончика лопасти, установить лист на окружность с диаметром будущего ветроколеса, натянуть армирующие нити перпендикулярно между осью окружности и начерченной линией и оклеить их стеклотканью. После отвердения стеклопластика нужно сформировать контуры лопасти ножницами или лобзиком. Лопасть готова. Так же можно изготавливать лопасти непосредственно на ступице ветроколеса. Для этого диск ступицы должен иметь козырьки, обрезанные соответственно углу атаки данного участка лопасти. Либо перед ступицей должен стоять промежуточный лист с отверстиями на линии угла атаки. Если приложить линейку поперёк такой лопасти, мы увидим, что лопасть имеет s -образный профиль, с достаточным ребром жёсткости, чтобы держать нагрузку среднего ветра, что для винт-турбины достаточно. Как мы уже знаем, при сильном ветре винт-турбина складывает лопасти в стопку, и прочность рабочей лопасти умножается на два и более.

     Ещё один вопрос касается сложения лопастей. Вернее это касается мнения экспертизы, по которому увеличение силы ветра приведёт не к сложению лопастей, а лишь к дополнительному силовому воздействию на лопасти. Признаюсь, в описании изобретения я не привёл конкретных факторов сложения лопастей. Это моя вина и мнение экспертизы совершенно справедливо. Во время подачи заявки я испытывал дефицит времени и старался составить краткое описание. Так вот, я не упомянул о том, что для сложения лопастей кроме увеличения силы ветра необходимо так же увеличение момента вращения вала ветроколеса. Это достижимо, и причём, несколькими способами. Наиболее простой - электронная система контроля (регулятор), обычно, она поставляется вместе с ветрогенератором. Т.е. дополнительного оборудования не требуется. А суть в следующем: момент вращения вала при слабом ветре должен быть меньше силы пружины, расправляющей лопасти, а при сильном ветре – больше.

     Следующий вопрос касается числа Рейнольдса. Большинству потенциальных инвесторов оно ничего не говорит, как и мне, слово франчайзинг. Поэтому вкратце изложу суть. При достижении критического числа Рейнольдса ( ReK ) ламинарное течение сменяется турбулентным, при этом резко падает лобовое сопротивление и возрастает подъёмная сила, действующая на лопасть. Для примера возьмём объёмную лопасть ( ReK =70   000) и плоскую ( ReK =10 000), при прочих равных условиях, объёмная лопасть попадёт в турбулентное течение при скорости ветра в 7 м/с, а плоская – при 1 м/с. Т.е. число ReK определяет с какой скорости ветра , с какой ширины лопастей и с какого диаметра ветряка начнётся эффективная работа лопасти, чем оно меньше, тем лучше.

Ветряк-турбина      Вопрос о потере аэродинамической формы сложенными в стопку лопастями. Действительно, какими бы плоскими и тонкими не были лопасти, сложенные в стопку, они приобретают толщину и лобовое сопротивление. Но при сильном ветре, а лопасти складываются в стопку только при сильном ветре, скорость движения кончика лопасти превышает 100 км/ч . Пора подумать об ограничении скорости вращения лопастей, чтобы избежать разрушения ветроустановки. Так что потеря аэродинамической формы в этом случае даже полезна. Лопасти с регулируемым углом атаки для защиты от ураганного ветра тоже устанавливаются под углом, слегка тормозящим вращение.

     И, наконец, вопрос, который стоит передо мной. Изобретательские и технические вопросы решены. Теперь необходимы испытания. Реальность такова, что без испытаний потенциальные инвесторы разговаривать не будут вообще. Но для проведения испытаний нужны место, время и деньги. А на проведение хороших испытаний – много денег, по крайней мере, для моего кошелька. Сейчас, используя патентное право, есть шанс занять прочное положение в мире в ветроэнергетическом машиностроении и если его упустить, Россия, как это уже часто бывало, будет покупать за рубежом продукты собственных изобретений. Но на этот вопрос одному мне не ответить…

   К сожалению, российского патента я ещё не получил (всё еще идёт экспертиза по существу),но посмотреть патент на русском языке можно и здесь:
 http://www.wipo.int/ipdl/IPDL-IMAGES/PCT-PAGES/2007/352007/07097659/07097659.pdf

Автор изобретения винт-турбина WO 2007/097659
Дмитрий Капачинских
genius5@udm.ru

 

Украина

Минск - это не договор, а акт о капитуляции

Какая идеология склеит Украину

Безвиз, Киевская Русь и украинский этнос

Украина не станет аграрной державой. Чипореволюция.

Как выдать пенсии пенсионерам на Донбассе?

Мифы украинской энергореформы

Тревожное будущее с/х Украины

Дефицит бюджета Украины 35 - 74 %

Импотентность украинского государства и общества

Как утеплить жилище? 87 предложений

Аккумулирование

Аккумулирование и локальные энергосети

Электроэнергия из теплоаккумулятора

Газовые аккумуляторы

Энергия смешивания воздуха с водой

Энергия из воздуха: список ссылок и патентов"

Моя модель энергетической башни (видео)

Дождливые башни - не всё так страшно

Дождливая башня превращается в ледянящую

Электричество из тепла

Правда жизни: без топлива - никак

Промышленно выпускавшиеся двигатели Стирлинга

Двигатель стирлинга мощностью 44 вт

Моя программа расчёта Стирлинга

Книга Уолкера по двигателям Стирлинга

Расчёт криокулера с циклом Стирлинга (djvu)

Модельный Стирлинг из пробирки

Ищем активные сообщества по Стирлингам

Как сделать маленькую паровую машину, 1913 год

Как сделать мощную паровую машину, 1913 год

Мощные промышленные паровые машины Spilling, pdf

Термоэлектричество

Теория вихревых турбомашин, tif

Сайт Дубинина В.С.

ДВС

Вода в бензине - из истории вопроса

Взрыв пыли - к вопросу о твёрдотопливном ДВС

Проектируем свой Стирлинг

Заглавная страница проекта Стирлинга

Про уплотнения из графита

Отчёт о состоянии проекта – июнь 2015

Техническая концепия системы

Экономическая концепия проекта

Водород в двигателе Стирлинга

Журнал изменений проекта

Ищем активные сообщества по Стирлингам

Моя программа расчёта Стирлинга

Самодельные топливные элементы

Топливные элементы с прямым окислением угля (DCFC)

Оригинальная статья автора изобретения (1896 год) в Русском переводе

Опыты фирмы SARA

Обзор зарубежных публикаций

Мои опыты по DCFC в 2005 г.

Состояние работ на сентябрь 2010 года

Лабораторная работа N1 (Open Office)

Дневники некоторых опытов

Методичка по изготовлению уголька(Open Office)

Программы для управления экспериментом

Программирование

Программы для опытов по DCFC/УТЭ

Введение в Common Lisp для профессионалов Delphi/SQL

Мой старый .emacs (utf-8)

Примеры метапрограммирования в программе Mathematica

__________


К началу страницы