Розрахунок хвостового оперення

Відео: Посадка зі зруйнованим хвостовим оперенням

Існують різні види орієнтації вітроколеса на вітер. Це може бути розміщення вітроколеса за щоглою і установка лопатей під невеликим кутом щодо площини обертання, подібно волану, що дозволить вітроколеса самостійно встановлюватися робочою поверхнею до вітрового потоку, але краще встановлювати ветроколесо перед щоглою, тоді на його роботу не впливають обурення вітрового потоку створювані щоглою. Установка вітроколеса площиною до натиску вітру в промислових вітроустановках здійснюється сервоприводами або механічно з використанням віндози, механізму повороту головки вітроколеса за допомогою редуктора від допоміжного багатолопатеву невеликого вітроколеса, встановленого перпендикулярно основному, робітникові вітроколеса. У разі зміні напрямку вітру, починає працювати ветроколесо віндози і воно буде обертатися до тих пір, поки не поверне ветроколесо площиною до вітру, а саме встане до вітрового потоку перпендикулярно. Але все це досить складно, і більшість малих вітроустановок виготовляють з системою орієнтації за допомогою хвостової ферми з оперенням.

Відео: Навчання із застосуванням установок "Davy Crockett"

Такий спосіб ми і будемо розглядати.

Зі збільшенням швидкості вітру, пропорційно квадрату його швидкості, збільшується тиск на вітроколесо.

F = 0,5 * Q * V² / 9,81 * S

де:
F - сила тиску вітру (кгс) -
Q - щільність повітря (1,23 кг / м³) -
S - площа ометанія ротора (м² ) -
V - швидкість вітру (м / с);

Але якщо ветроколесо поставити під певним кутом до вітрового потоку, то сила тиску вітру на нього зменшиться і буде дорівнює:

Fу = F * Sin a

Де: a = кут установки площині по відношенню до вітру (град.).

Отже, дану можливість зниження тиску, можна використовувати для запобігання виходу з ладу вітроустановки при високих, ураганних вітрах. Для цього необхідно змістити вісь обертання головної частини вітроустановки по горизонталі щодо осі обертання вітроколеса. А хвостове пристрій зробити шарнірним і забезпечити його пружиною для регулювання моменту відведення з під вітру.

Відео: вітрогенератори, НЕ ПЕРШИЙ ПЕРВІСТОК.

На малюнку показаний варіант реалізації хвостового пристрою. Друга пружина необхідна, щоб запобігати підвищені гіроскопічні навантаження на вітроколесо у випадках різкої зміни напрямку вітрового потоку.

На малюнку показано як поводиться ветроустановка в міру збільшення швидкості вітру:
позиція 1 - вітер відсутній або дуже слабий-
позиція 2 - робочий стан при номінальних параметрах-
позиція 3 - швидкість вітру перевищує розрахункові і відбувається відведення з під вітру-
позиція 4 - зупинка вітроколеса шляхом відведення з під вітру.

Для того, щоб визначити на скільки необхідно змістити вісь обертання вітроколеса, необхідно врахувати площа хвостового оперення, відстань виносу хвостового оперення від щогли.

Ось приблизний розрахунок, виконаний за допомогою математичної таблиці Excel.

За результатами розрахунку видно, що зміщення осі щогли щодо осі обертання вітроколеса одно 2.5 см .. Налаштування пружини полягає в досягненні моменту складання при зусиллі на вал 10,2 кгс і нерухомому хвостовому пристрої, або зусиллі 0,158 кгс на оперення при нерухомій головної частини вітроустановки. Вимірювання можна зробити за допомогою побутових ваг.

Розрахунок можна скачати тут: Розрахунок хвостового оперенія.xls

Електрика з вітру. Зміст.