Ветер и его использование - Кармишин Александр Васильевич

Это оригинальное регулирование разработано советскими учёными и конструкторами под руководством заслуженного деятеля науки и техники проф. Г. X. Сабинина и проф. Н. В. Красовского. Оно применяется у большинства современных быстроходных ветродвигателей мощностью от 10 до 1000 киловатт.

Изобретатель А. Г. Уфимцев и проф. В. П. Ветчин-кин предложили регулирование оборотов у ветровых колёс быстроходных ветродвигателей путём вывода из-под ветра крыльев за счёт давления на них воздушного потока. При сильном ветре крылья, как флюгеры, могут поворачиваться относительно осей махов, свободно пропуская воздушный поток. Необходимая равномерность оборота ветроколеса с этим регулированием достигается за счёт работы так называемого инерционного аккумулятора, говоря проще, маховика, включаемого в трансмиссию. Быстро вращаясь, диск аккумулятора поглощает избыток энергии при возрастании скорости ветра и отдаёт эту энергию рабочим машинам при снижении скорости ветра. Такое регулирование установлено, например, у ветродвигателей 1-Д-18 системы Уфимцева-Ветчинкина (рис. 27).

у небольших быстроходных ветродвигателей поворот крыльев осуществляется за счёт дополнительных центробежных сил, которые возникают на специальных грузах, закреплённых у крыльев вблизи вала ветроко-леса.

Это простейшее по выполнению и весьма оригинальное по замыслу устройство было предложено лауреатом Ста-линской премии В. С. Шаманиным.

Таковы основные автоматические механизмы современных крыльчатых ветродвигателей, при помощи которых ветровые колёса устанавливаются на ветер и удерживают заданные обороты при больших его скоростях.

5. ВЕТРОДВИГАТЕЛИ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ

Современные ветродвигатели являются вполне совершенными энергетическими установками. При их помощи от непостоянного ветра можно получить полезную энергию для механизации разнообразных производственных процессов.

Современные ветродвигатели выгодно отличаются от других энергетических установок тем, что не требуют топлива. Это имеет исключительное значение для тех районов нашей страны, где запасы местного топлива невелики.

Так, эксплоатация быстроходных ветроэлектрических станций в хозяйствах Главного управления Северного морского пути показала, что в условиях Крайнего Севера ветроэлектростанции с успехом могут обеспечивать выработку почти всей необходимой энергии. Топливные двигатели пускались в работу лишь при ремонтах ветродвигателей.

Ветросиловые установки нужно использовать в первую очередь там, где производственные процессы без ущерба допускают перерывы, которые могут быть вызваны периодами штиля, слабого ветра или бурь. К таким производствам относится большинство сельскохозяйственных работ: водоснабжение, переработка зерна, приготовление корма, молотьба, осушение заболоченных земель, орошение, механизация разнообразных кустарных производств и промыслов.

Эффективность использования ветродвигателей в сельском хозяйстве была отмечена ещё В. И. Лениным. В 1918 году в «Набросках плана научно-технических работ» он дал указание Академии Наук использовать «Водные силы и ветряные двигатели вообще и в применении к земледелию».

В постановлении Совета Министров Союза ССР и ЦК ВКП(б) от 18 апреля 1949 года о трёхлетнем плане развития общественного и совхозного продуктивного животноводства указывается на большое хозяйственное значение ветродвигателей для механизации трудоёмких сельскохозяйственных работ.

Известно, что наиболее трудоёмкой работой на животноводческой ферме является обеспечение животных водой.

Современные ветронасосные установки с успехом могут использоваться для механизации сельскохозяйственного

Рис. 28. Схема ветронасосной установки сельскохозяйственного

типа.

водоснабжения. До 75 процентов необходимой для этого энергии может быть получено от ветра.

Простейшая и оправдавшая себяветронасосная установка сельскохозяйственного типа (рис. 28) состоит из много-

лопастного ветродвигателя (марки ТВ-5 или ТВ-8 с диаметрами ветровых колёс 5и8 метров), трансмиссия которого соединяется со штангой насоса простого действия. Насос опущен в трубчатый или шахтный колодец. Цилиндр насоса прикрепляется к нижнему концу колонны нагнетательных труб, которая подвешивается к переходной коробке, установленной на дне насосной шахты. От переходной коробки вода по трубопроводу, проложенному в земляной траншее, подаётся в бак водонапорной башни. Отсюда она по разводящей трубе поступает к водоразборным колонкам или к автопоилкам в помещениях для скота.

Утеплённый водонапорный бак вместимостью до 25 кубических метров является неотъемлемой частью любой ветронасосной станции сельскохозяйственного типа. При помощи водонапорного бака не только создаётся необходимый запас воды на периоды безветрия, но и регулируется потребление воды. Одновременно в водонапорном баке хранится необходимый запас воды для противопожарных мероприятий.

Без водонапорного бака любая ветронасосная установка не может бесперебойно снабжать потребителей водой.

В настоящее время наша промышленность выпускает специально для механизации водоснабжения многолопастный ветродвигатель ТВ-5 мощностью до 2,5 лошадиной силы (см. рис. 25). Ветровое колесо этого ветродвигателя состоит из 18—24 металлических лопастей. Для поворота ветрового колеса на ветер ветродвигатель снабжён хвостом. Число оборотов регулируется автоматически — выводом ветрового колеса из-под ветра за счёт смещения его оси относительно оси башни.

Ветродвигатель ТВ-5 может поднимать воду на высоту до 70 метров; его средняя производительность — до 3— 3,5 кубического метра в час.

Для более высокого (до 120 метров) подъёма воды предназначается многолопастный ветродвигатель марки ТВ-8 на 6 лошадиных сил с диаметром ветрового колеса 8 метров (рис. 29). Этот ветродвигатель имеет вертикальный вал, который внизу соединяется с универсальной приводной лебёдкой. При помощи этой лебёдки можно качать воду поршневым насосом и через ременную передачу приводить в движение различные кормоприготовительные машины, жерновую мельницу, центробежный насос, че-тырёхконную молотилку и другие машины, потребляюпще мощность до 6 лошадиных сил.

ВетродвигательТВ-8 может обслужить и группу машин, которые в этом случае подключаются к шкиву приводной лебёдки через контрпривод.

Ветровое колесо у ветродвигателя ТВ-8 устанавливается на ветер при помощи хвоста, а число оборотов регулируется путём частичного вывода ветрового колеса из-под ветра при помощи боковой лопаты (рис. 30).

При работе с жерновой мельницей ветродвигатель ТВ-8 может в час переработать на муку до 200 килограммов зерна. Если же его соединить с центробежным насосом, можно полить 5—6 гектаров овощных культур, при подъёме воды на высоту до 10 метров.

Для подъёма воды из буровых скважин и колодцев сейчас строятся ветронасосные установки Д-5 системы лауреата Сталинской премии А. А. Рожновского. Многолопастный ветродвигатель этой установки укрепляется на крыше металлической водонапорной башни вместимостью до 20 кубических метров воды (рис. 31).

Приводная штанга ветродвигателя напрямую соединяется с поршнем насоса, установленным в колодце.

Опыт использования ветродвигателей в сельском хозяйстве показывает, что они окупают себя в течение первого же года работы. Так, по 17 колхозам Ивановской области ветросиловые установки (ТВ-8 и ТВ-5) позволили в 1949 году сэкономить 7699 конедня и 7419 трудодня.

Большое количество воды в сельском хозяйстве требуется для лолива растений, особенно в районах с недостаточным увлажнением почвы. В этих районах, как правило, дуют сильные ветры. В период засухи ветер обычно усиливается. Это даёт возможность использовать энергию ветра для механического орошения.

Великий русский учёный К. А. Тимирязев придавал большое значение ветродвигателям в борьбе с засухой.

В 1893 году он писал: «Если голландцы при помощи своих ветряков борются с океаном, превращая море в сушу, если в наших городах различные ветряные двигатели качают воду в верхние этажи домов, почему бы тот же ветер не мог поднять воду со дна оврагов до уровня полей, почему не заставить его возвратить корням воду, которую он отнял у растений».