регулированием — и для электрических станций. В 1860—70 американская техника выработала новый тип В. д., отличительной чертой которого является большое число узких крыльев, или перьев, расположенных радиально и почти совершенно заполняющих пространство внутри ветряного колеса (рисунок 3). Все американские В. д. имеют автоматический поворот по ветру при помощи хвоста с оперением, укрепленным в головке В. д.; последняя свободно вращается на башне подобно флюгеру, В Америке наиболее распространены В. д. типа «Эклипс». Регулирование у них (рис. 4 А) Рис — 5 — производится поворотом около вертикальной оси колеса (И7) посредством лопаты (В). «Когда ветер усиливается, давление его на лопату (В) преодолевает натяжение пружины (F) и поворачивает колесо по отношению к ветру (рис. 4В).
При очень сильном ветре лопата подходит вплотную к хвосту, колесо становится боком к ветру, и двигатель останавливается (рисунок 4 С).
Регулировка этих двигателей — весьма грубая, и скорость вращения колеблется в широких пределах. Двигатели этого типа строятся обычно с диаметром колеса до 8 м, редко выше; максимальный диаметр колеса 15л.
Малые типы применяются для подъема воды, большие — для мельниц и электрических станций.
Производство В. д. в Америке поставлено как массовое; они готовятся из стали и ковкого чугуна, лопасти штампуются из листовой оцинкованной стали. В связи с развитием авиации и связанных с Рис 6 нею наук, в последнее время появились теории В. д., позволяющие производить точные расчеты их и выбирать наиболее совершенные формы, нередко заимствуемые от авиации: крылья стали выполнять по форме, сильно напоминающей лопасть воздушного винта, что зна — 570
чительно повысило быстроходность и увеличило коэффициент полезного действия В. д. Число крыльев у этих В. д. уменьшается до двух; применяются они, гл. обр., для электрических станций (рис. 5). В СССР Центральный аэрогидродинамический ин-т НТУ ВСНХ в Москве разработал новый тип быстроходного В. д. с хорошей регулировкой скорости (рисунок 6); крылья его могут свободно вращаться вокруг маха и устанавливаться по ветру под действием руля, прикреРис. 7. пленного к крылу. Внутри лопасти помещен центробежный регулятор, к-рый, при превышении нормальной скорости, поворачивает посредством руля крылья таким образом, что давление на них ветра уменьшается и скорость В. д. понижается.
Помощью рычагов руля можно повертывать крылья вразрез ветра для остановки двигателя. В. д. этой системы могут выполняться больших мощностей.
Второй тип В. д. — с осью, перпендикулярной направлению ветра, не получил широкого распространения. Все В. д. этого типа очень громоздки и малосильны. Наилучшим из них является В. д. Савониуса, появившийся ' в 1924, названныйим «крыльчатым ротором». Вращающийся юколо вертикальной оси ротор состоит из двух полуцилиндров аа (рис. 7), раздвинутых относительно друг друга; на концах его приделаны 2 диска, диаметр коих несколько более ширины ротора.
Просвет между полуцилиндрами составляет от 0, 25 до 0, 5 ширины ротора. Высота ротора должна Рис. 8. быть не менее двойной его ширины. Мощность крыльчатого ротора значительно меньше, всего лишь 2/3 от мощности американского В. д., ометаемая площадь к-рого равна проекции ротора на вертикальную плоскость.
Процесс работы В. д. — Работа, совершаемая В. д., заимствуется им от потока воздуха, проходящего через ометаемую крыльями двигателя площадь abed (рис. 8), равную ™~, где D — диаметр ветряного колеса (так как при правильной конструкции В. д. использует энергию ветра, не только попадающую на крылья, но и проходящую между ними). В виду того, что поток воздуха, подходя к ветряному колесу, расширяется вследствие встречаемого сопротивления (рисунок 8), на ометаемую поверхность попадает струя меньшего диаметра (D'), чем диаметр колеса (D).
Давление воздуха далеко впереди и позади В. д. равно атмосферному; поэтому работа, воспринятая В. д., получается исключительно за счет живой силы массы воздуха, прошедшей через ветряное колесо.
Работа, развиваемая В. д. в одну сек., может быть uD8 V3 „ выражена так: Т = р • — с, где Т — работа В. д. в кг/м в сек., р — плотность воздуха, равная 0, 132 (при температуре 0° и барометрическом давлении 760 мм), V — скорость ветра в м/сек., £ — коэффициент использования энергии ветра. Теоретически доказано, что £ для ветряного двигателя, не имеющего вредных сопротивлений, не может быть больше 0.593. Назовем его идеальным коэффициентом использования энергии ветра и обозначим через 5$.
В действительности, принимая во внимание потери от трения воздуха о крылья и на образование вихрей, £ будет значительно меньше. Отношение
