Методика расчета ветроколеса с самонастраиваемой лопастью.

Abstract

Спроектирована конструкция ветроколеса, самонастраиваемая лопасть которого установлена с эксцентриситетом относительно маха и может свободно поворачиваться вокруг своей оси. Разработана методика расчета энергетических характеристик ветроколеса с самонастраиваемой лопастью, которая учитывает не только силу ветра, но и силу сопротивления вращению лопасти от встречного воздушного потока. В начальный период, когда лопасть располагается под углом α=45° относительно плоскости вращения колеса, воздушный поток с максимальной силой вращает колесо. При этом, скорость вращения увеличивается, что вызывает увеличение сопротивления от встречного потока воздуха и приводит к повороту лопасти и уменьшению угла α. Это, в свою очередь, уменьшает крутящую силу. Когда крутящая сила и сила сопротивления уравновешиваются, лопасть устанавливается под определенным углом α, и скорость вращения колеса становится постоянной. Ветроколесо с самонастраиваемой лопастью позволяет увеличить коэффициент использования мощности воздушного потока по сравнению с ветроколесом, оснащенным заклиненной лопастью.

Developed is a wind-wheel design equipped with the self-adjusting blade. The blade is positioned eccentrically to the balance wheel and can freely rotate around its axis. Elaborated is the method of calculating the energy characteristics for a wind-wheel with the self-adjusting blade, considering not only the wind force but the force of air counter flow resistance to the blade’s rotation. Initially, the blade being located at an angle α = 45O to the wheel rotation plane, the air flow rotates the wheel with the maximum force. Thus, the speed of rotation increases that involves the increase in air counter flow resistance and results in blade turning with respective angle α reduction. This, consequently, reduces the torque. When the torsional force and the resistance enter into equilibrium, the blade takes a certain angle α, and the wheel speed becomes constant. This wind-wheel design including a self-adjusting blade allows increasing the air flow load ratio when compared to the windwheel equipped with a jammed blade.

Спроектовано конструкцію вітроколеса, самоналаштовувана лопать якого встановлена з ексцентриситетом відносно маха і може вільно повертатися навколо своєї вісі. Розроблено методику розрахунку енергетичних характеристик вітроколеса з самоналаштовуваною лопаттю, яка враховує не тільки силу вітру, а й силу опору обертанню лопаті від зустрічного повітряного потоку. У початковий період, коли лопать встановлюється під кутом α=45° відносно площини обертання колеса, повітряний потік з максимальною силою обертає колесо. При цьому, швидкість обе- ртання збільшується, що викликає збільшення опору від зустрічного потоку повітря та призводить до повороту лопа- ті і зменшенню кута α. Це, в свою чергу, зменшує крутячу силу. Коли крутяча сила і сила опору врівноважуються, лопать встановлюється під певним кутом α, і швидкість оберту колеса стає постійною. Вітроколесо з самоналаштовуваною лопаттю дозволяє збільшити коефіцієнт використання потужності повітряного потоку порівняно з вітроколесом, оснащеним заклиненою лопаттю