Схема и принцип действия ветряного двигателя

В настоящее время, в период энергетического кризиса, все большее распространение получают альтернативные экологически, чистые двигатели. К их числу относится ветряной двигатель, отличающийся к тому же простой конструкцией.

На рис.I дана схема ветряного двигателя. Принцип действия его аналогичен действию крыла самолета, т.е. в результате утилизации кинетической анергии ветра, на лопасти ветряного двигателя, возникает окружное усилие (рис.3), создающее вращающий, момент на валу двигателя. Точкой приложения результирующей силы можно приближенно считать средний радиус , определяемой из условия деления ометаемой вращающейся лопастью площади

на две равновеликие площади

и

,

причем .

Отличие условий работы лопасти двигателя от работы крыла самолет состоит в том, что она вращается с окружной скоростью u, поэтому ее обтекание потоком воздуха происходит не с абсолютной скоростью V, как у крыла самолета, ас относительной скоростью W. Поскольку в расчете пренебрегается изменением скоростей U,W и угла β по радиусу лопасти, а их значение принимается равным наличие соответствующих, параметров на среднем радиусе ,

и сам расчет приближенный. Очевидно точность расчета будет возрастать, если увеличивать число отрезков, на которые разделяется лопасть. При этом для каждого из отрезков находится свой средний радиус, принимаемый за точку приложения результирующей силы для данного отрезка. Суммарный вращающий момент равен сумме моментов от всех отрезков лопасти.

На рис.2 показано разделение лопасти на равновеликих по площади ометания участка с сооветствующими средними радиусами
каждой из площадей.

Рис. 3

На рис.4. приведена характеристика ; крыльевого самолетного профиля[I], подобного применяемым на

ветряных двигателях. Этот профиль близок к пластине. При разра­ботке алгоритма расчета характеристики двигателя исполь­зована работа [2].