Человечество активно использовало энергию ветра в течении своей истории. Случаи применение ветряков для получения полезной механической работы берет свое начало с древних времен развития человеческой цивилизации. Но, как известно, количество энергии, полученной для полезной работы, напрямую зависит от конструкции ветряка.
Ветрогенераторы могут применяться в довольно широком диапазоне. Довольно часто их применяют даже в декоративных целях. Такой ветряк помимо вращения может еще и примерно определять скорость ветра. А ветряк небольших размеров при слабом ветре вполне может поднять из скважины или колодца до 50 литров воды в час, что является полезной работой.
В последние десятилетия ветряки начинают активно применять для выработки электрической энергии. В наше время это наиболее рациональное применение ветряных двигателей.
История и этапы развития ветряных двигателей
Мельница
Такой тип показан ниже:
История ветряков получила свое начало в Персии. Пустыни данного государства, постоянно обдуваемые сухими ветрами, подтолкнули ученых того времени придумать устройство, способное преобразовывать энергию ветра в полезную механическую. К сожалению, к нашему времени сохранилась лишь часть описания первых ветряных устройств. Но судя по записям которые сохранились, образ классического современного ветрогенератора с вращающимися лопастями был заложен примерно в 7 веке до нашей эры.
Ротора Савониуса
Показан на рисунке ниже:
Мы видим, что ось вращения данного ветродвигателя расположена вертикально. Лопасти его из себя представляют полуцилиндры. К достоинствам ротора Савониуса можно отнести простоту в изготовлении, присущим ему низким уровнем шума и, что самое главное, широкий диапазон рабочих ветров. Низкие обороты – это его недостаток.
Ротор Дарье
Ротор Дарье был изобретен в 1939 году и показан ниже:
В данном устройстве, пожалуй, больше недостатков, чем достоинств – шумы и вибрации. Главным отличием от ротора с осью вращения горизонтальной, где все лопасти повернуты под оптимальным углом атаки и не перекрывают друг друга, лопасть же вертикального проходит половину пути с подветренной стороны в возмущенном потоке и ослабленном «тыловом».
Поскольку углы атаки постоянно меняются, что периодически приводит к срыву потока с лопастей. Также большим минусом будет и то, что данная система обладает довольно большим стартовым моментом, который создается ветром с большим трудом.
Жиромельница
Показана ниже:
Данный ветродвигатель является подтипом турбины Дариуса с прямыми лопастями. Плюсом таких систем будет малая сила ветра, необходимая для старта работы ветрогенератора.
Современные ветрогенераторы
- а) с осью вращения вертикальной;
- б) с осью вращения горизонтальной;
