Ветротурбины, использующие силу аэродинамического сопротивления
В ветротурбинах этого типа ветровой поток оказывает силовое
воздействие по направлению своего движения на поверхность лопастей ветро — колеса таким же образом, как ветер действует на парус, заставляя плыть лодку. Из этого можно сделать простой вывод о том, что поверхности, на которые ветровой поток оказывает воздействие, не могут двигаться быстрее самого ветрового потока.
Первые ветротурбины в Древней Персии были машинами, использовавшими силу аэродинамического сопротивления. Нарис. 13.1 показана схема такой ветряной мельницы. Она представляла собой конструкцию, в которой на вертикальной оси радиально размещались лопасти — большие плоские натянутые на каркас полотнища. Ветер, воздействуя на эти лопасти, приводил конструкцию в движение. Две стены, установленные по периметру ветроколеса, направляли ветер только на половину лопастей, двигавшихся по потоку, затеняя другую половину лопастей, движущихся в обратном направлении. Одновременно стена служила своеобразным концентратором ветрового потока.
Ковшовая ветротурбина (рис. 13.2) также использует силу аэродинамического сопротивления.
Она работает благодаря тому, что выпуклая лопасть создает меньшее аэродинамическое сопротивление потоку, чем вогнутая. Такое устройство можно легко изготовить, разрезав пополам бочку и соединив две половинки так, как показано на рисунке. Но эффективность таких ветроколес крайне низкая.
Повысить эффективность ковшовой машины можно, если раздвинуть ковши, создав между ними небольшой зазор, как показано на рис. 13.3. Поток, затекающий внутрь вогнутого ковша, перетекает через щель внутрь выпуклого ковша, создавая там дополнительное давление с внутренней стороны, увеличивая суммарный крутящий момент. Такие ветроколеса называют роторами Савониуса.
Роторы Савониуса по эффективности не могут конкурировать с ветротур — бинами, работающими на подъемной силе. Но они имеют очень простую конструкцию, и их можно использовать в качестве анемометров, измеряющих скорость ветрового потока, а также в качестве стартеров для больших ветротурбин.
|
Рис. 13.2. Двухковшовая ветротурбина Рис. 13.3. Течение в роторе Савониуса |