Техника

Математика вертикального ветряка.

Всем привет!
Я уже собрал работающий генератор и теперь пришла пора самого ветряка. Я склоняюсь к вертикальному, но вот его будущие габариты для меня все еще остаются проблемой.
Дальше пойдут мои мысли и догадки...

Сначала я думал о "бочке" с шестью лопастями диаметром в 2м.

Но потом я начал считать.
Если отбросить все лишнее (силу трения, сопротивление генератора, инерцию, т. д.) и оставить только ветер и ветряк, то получается, что ветряк, а точнее его лопасть, что бы сделать один оборот, должен проделать путь в 1*2*3,14=6,28м (окружность описываемая лопастью при радиусе "бочки" в 1м). То есть чтобы раскрутить бочку до одного оборота в секунду нужен ветер скоростью 6,28м/с. Если же мы хотим получить большую скорость вращения при том же ветре, мы должны уменьшить радиус "бочки". И если, к примеру, радиус бочки будет не метр, а полметра, то она будет делать два оборота в секунду при том же ветре.
А теперь вспоминаем про все остальные силы природы. Чтобы преодолеть сопротивление генератора нужно некое усилие. И чем больше радиус "бочки" тем меньшее усилие нужно приложить к лопасти. Но мы стремимся уменьшить радиус. Значит нужно увеличивать площадь лопасти. Таким образом получается, что наиболее разумная конструкция (чисто теоретически) - "бочка" с маленьким радиусом и огромной высотой.
Но идея делать "бочку" радиусом в 0,5м и высотой в 20м меня как-то не радует.
В итоге возникла идея покрыть "бочку" большим неподвижным кожухом.

Таким образом большой объем воздуха (ветра) будет давить на лопасти с большим усилием, а благодаря малому радиусу "бочки", скорость ее вращения будет велика.

Теперь вопросы!
1. Все ли я правильно придумал?
2. Есть ли золотое соотношение высота/диаметр?
3. Есть ли формула для расчета необходимой площади лопастей и диаметра "бочки" для получения конкретной мощности?
Это ещё не математика, математика - это расчет циркуляции, выбор типа профилирования, профилирование и т. д.

По делу. Смотри в интернете схемы, там советы, типы и как делать. А рассказывать тут про формулы долго. Можешь скачать книжку Кривцов "Неисчерпаемая энергия" Книга 2. Ветроэнергетика. Там почитать, посмотреть расчеты. И есть еще одна очень старая, более понятная, но я не помню как называется.

P.S. Можешь и первую книгу "неисчерпаемой энергии" скачать, но там, по большей части, про согласование работы генератора и ветряка.
ОК
Ольга Коленникова
15 057
Лучший ответ
Фариза Бимагамбетова Спасибо за книгу.
В принципе, ошибок в рассуждениях я не заметил.
Формулы на это особой, насколько помню, нет; можно только сказать, от чего и как зависит мощность - от площади лопастей и от куба скорости ветра.
Особенности конструкции, кожух, трение в подшипниках и прочее - загоняется в безразмерный коэффициент, который для вертикальных ветряков обычно не больше 0,2.
А по поводу соотношения H/D - я бы остановился на 1:1.
Sascha Sokurenko
Sascha Sokurenko
85 438
Вы не учли силу - чем больше радиус, тем большее усилие разовьёт (рычаг), а так - идеальный ветряк 0 радиуса, будет вертерься от малейшего дуновения с бесконечной скоростью, но создавать 0 усилие и любое трение (даже бесконечно малое) его остановит.
Алена Урецкая
Алена Урецкая
77 528
вот по этому их и делают не из бочек, а из закрученных лопастей с переменным шагом.
хотя из бочки конечно проще, наверное надо всётаки увеличивать диаметр и ставить редуктор, для повышения оборотов.
например ремённую передачу на шкив малого диаметра
А вообще лучше подумай над получением энергии ионосферы!
Евгений
Евгений
85 961
6 лопастей много, экономичнее 2 или 3. при приделанных "лопухах" ветряк будет тормрзится давленим внутри ветряка. а на скорость ветра плевать, лишь бы вертяк вращался, хоть 1 оборот в минуту, при правильно сделанном генераторе всё равно будет вырабатываться электричество
Анна Полева
Анна Полева
75 127

Похожие вопросы