Эффективный стабилизатор для ветрогенератора

[Илья МГУ]

Доброго времени, уважаемые авиаторы! Раздела "аэродинамика" я не нашёл и решил задать вопрос в разделе "расчёты". К авиации мой вопрос имеет мало отношения (скорее- к яхтингу), но вряд ли найдётся другой форум, где собралось столько участников, знающих аэродинамику.

Вопрос про стабилизацию ветрогенератора. Эффективный стабилизатор позволяет уменьшить плечо и габариты всего изделия, что актуально при установке в стеснённом пространстве.

Хвосты существующих ветряков как правило выглядят как плоские листы. В лучшем случае они имеют некое подобие профиля. Нет ни одной конструкции, где бы применялось крыло с нормальным полноценным профилем и с большим удлинением. Иногда встречаются раздвоенные хвосты, по сути - два желобковых профиля с разными углами атаки.
Главное отличие хвоста ветряка от стабилизатора самолёта состоит в том, что практически не имеет значение лобовое сопротивление. Ради более эффективной стабилизации вполне допускается пойти на его увеличение. Нужна максимальная подьёмная сила при малейшем отклонении от флюгера.
Возможно, для этих целей уже есть готовое решение.

 

[rukan2012]

Посмотрите не хвосты Камовских вертолётов:разнесённые шайбы на концах стабилизатора,с углом установки вовнутрь.В этом ключе,думается,и стоит искать.Т.е. если ограничена длина,то плечо до оси поворота можно увеличить раздвинув кили-шайбы максимально в стороны,а сами шайбы поставить под бОльшим углом,чем у вертолёта-Вам сопротивление в полёте не так важно.

 

[Илья МГУ]

Посмотрите не хвосты Камовских вертолётов:разнесённые шайбы на концах стабилизатора,с углом установки вовнутрь.В этом ключе,думается,и стоит искать.

То есть  эффективнее 2 плоскости под углом? А нужен ли зазор между плоскостями или можно ставить вплотную (раздвоенный хвост)?

 

[rukan2012]

Хвост галочкой будет на том же плече,что и классика.Если на этой же длине поставить стабилизатор с шайбами по концам,то увеличатся плечи до оси вращения.

 

[Ink]

Воланчик от бадминтона - прекрасный образец компактного стабилизатора. Но есть момент - часто в ветряках стабилизатор делают малоэффективным специально, что бы на различного рода завихрения и боковые порывы ветра ветряк не реагировал, а отслеживал только "генеральный курс".  😉

 

[alex_KPE]

При необходимых малых габаритах ориентирующей лопасти, в конструкции шарнира устанавливают небольшой червячный редуктор, на его ведущий вал укрепляют небольшой пропеллер, лучше многолопастной. Плоскость вращения этого пропеллера перпендикулярна плоскости вращения пропеллера ветряка (как реактивный винт вертолета). Если ось ветряка совпадает с направлением ветра, вспомогательное колесо не вращается. Если ось ветряка не совпадает с направлением ветра, маленький пропеллер начинает вращаться и через редуктор поворачивает ветряк в ту, или иную сторону. У этой конструкции есть и еще один положительный момент -  нет резких поворотов конструкции от порывов ветра. эта конструкция использовалась во многих промышленных установках.

 

[Илья МГУ]

Похоже, меньше всего для хвоста подходит как раз нормальное крыло с большим удлинением 🙂
Может вообще сделать галку из просечного листа?

Мало того, я нашёл фото ветряка, где стабилизатор имеет форму полубочки, т.е. на виде сверху - дуга с креплением к хвосту по вершине. Авторы очень хвалят и говорят, что это лучше пластины и профиля. "Поляра" и такого "крыла" должна быть та ещё! Чистое лобовое сопротивление с любого направления.

Регулировка со вторым винтом - супер! Но скорее всего,это удел стационарных установок. Там одна защита от шторма потянет на диссертацию. У меня - яхтенная мобильная и надо искать варианты попроще.

 

[alex_KPE]

Регулировка со вторым винтом - супер! Но скорее всего,это удел стационарных установок. Там одна защита от шторма потянет на диссертацию. У меня - яхтенная мобильная и надо искать варианты попроще.

Тогда есть еще один вариант: Вообще без всех этих конструкций: Вертикальный вал, на нем "S"- образные лопасти. Принцип используется в анемометрах. Работает при любом направлении ветра. Такая схема даже была использована на яхте вместо паруса, в качестве силовой установки

 

[rukan2012]

И я согласен с этим.Вертикальный вал позволит реализовать и защиту-при увеличении оборотов выше нормальных полубочки лопастей можно сдвигать к оси,при шквале становится вообще цилиндр.

 

[Илья МГУ]

Нет, карусель отпадает. Есть готовый горизонтальный ветряк без хвоста.
Карусели почти забыты. Они имеют очень низкий к.п.д. и кучу проблем по защите от шторма. Ещё в тех. энциклопедии 30-х годов написано, что "будущее их сомнительно".

Опять склоняюсь к камовскому хвосту. Дело даже не в плече. Просто мне кажется, что реакция на изменение угла у такого хвоста будет наиболее жёсткой. Получится, то один профиль встаёт во флюгер, а второй, на котором и так уже есть установочный угол атаки резко прибавляет в подъёмной силе. если же ставить на хвост плохообтекаемый предмет (по сути - парашют),то в большом диапазоне начальных углов момент от ротора будет пепевешивать стабилизирующий момент. В итоге, либо придётся делать очень длинный хвост, что недопустимо, либо мириться с тем, что ротор всегда стоит под углом к ветру, теряя по мощности в квадрате косинуса этого угла.

Но камовский хвост будет работать только при зазоре между плоскостями. Сводить носки профилей "в галку" нельзя. (ИМХО)

 

[TSP3]

Кто Вам сказал что у "карусели" малый КПД? Просто их серьезно и не изучали никогда. А так, если уже есть "пропеллер" 😉, может действительно типа Камовского, но со стабилизаторами как антикрылья на болидах Ф-1 (щелевые)

 

[Полынов]

Тогда есть еще один вариант: Вообще без всех этих конструкций: Вертикальный вал, на нем "S"- образные лопасти. Принцип используется в анемометрах. Работает при любом направлении ветра. Такая схема даже была использована на яхте вместо паруса, в качестве силовой установки

А кто собирал такие?У меня друг собрал большой на 380-4,5КВт.До этого был автомобильный,беда заключалась в том,что он начинал выдавать с 1500 об/мин.Винт типа самолетного.Ветер ему сильный нужен.А если винт(лопасти,S-образность или какие чашки-тарелки...) на тягу плюс редуктор?Мне бы автомобильный за глаза хватил.Так-то не заморачивался,тут ветка на глаза попалась.....
Подумаем? 🙂Только без  предложений купить готовый.У них цена от 200т.р начинается(без аккумуляторов и т.д)

 

[vld5]

Коэффициент использования энергии ветра такого S-образного едва 10% и обороты маленькие , ведь он тихоходный (0.5-0.7) поэтому и применяются только в анемометрах (и то уже мало).
А для ветряка на Яхту можно ставить хвост обычный не слишком длинный (радиус) главное чтоб этот хвост массово уравновешивал ветряк , а то во время качки возникают разные неприятности. Поэтому иногда приходится утяжелять хвост.
Если генератор и турбину разместить с разных сторон оси ориентации , сбалансировать , то можно сделать подветренную турбину, самоориентирующуюся . без хвоста.

 

[Полынов]

Да мне не на яхту.Я бы в огороде поставил,автомобильный и через инвертор 220.Аккумулятора на 60 хватает часа на 3.Свет по дому (3 лампы) +телевизор(с трубкой еще).А так бы подзарядка была....

А что за учебный механизм в разрезе 😱 😱 😱

 

[vld5]

Топикстартеру-на яхту.
В разрезе- ветряк . Вот такой

 

[nick]

vld5- на "ветряковой" фабрике работает, вот ставят ветряки куда попало ;D

 

[Полынов]

А что за генераторы стоят,может винт  посчитать для автомобильного?
А хвост то где?Крутится то как? 😱

 

[vld5]

Полынов
Генератор синхронный на постоянных магнитах. Автомобильные -высокооборотные, требуют мультипликатора и кпд очень маленький.Я привел пример ,что можно и без хвоста с самоориентацией.
nick
ну как ,нормально полетали?