… народные ветряки!

Растущая потребность в энергоресурсах (с неуклонно возрастающей их себестоимостью) – с одной стороны – и экологические последствия их использования – с другой – вызывают самое серьезное беспокойство мировой общественности. Это, естественно, активизирует поиск путей выхода из этой ситуации с целью избежать надвигающегося кризиса, грозящего не только замедлением прогресса, но и усилением конфликтов всякого уровня, а, самое главное, глобальной экологической катастрофой.

Однако в поисках решения этой проблемы, как правило, руководствуемся опять же сегодняшними экономическими, политическими, а то и просто своими меркантильными интересами: так, например, наращивая объемы добычи и переработки природных (ископаемых) ресурсов на топливо, мы заботимся, конечно же, о нынешних выгодах, закрывая глаза на потенциально тяжкие последствия безответственного опустошения недр и отравления окружающей среды для своих же потомков.

Кому еще не понятна связь между участившимися и всё ужесточающимися природными бедствиями и «парниковым эффектом», постоянно усиливаемым техногенным воздействием на атмосферу? Как видим, «авось» не срабатывает.

Неизвестно, когда такой катастрофический сценарий достигнет «точки невозврата», но ясно одно: необходимо принимать самые срочные меры по резкому сокращению сжигания ископаемого топлива. Что бы там не говорили «мудрые аналитики» насчет естественной повторяемости изменений климата, логика происходящих явлений предельно проста: если природа (за миллиарды лет!) создала нормальную для всех существующих форм жизни атмосферу путем изъятия из нее с перемещением в недра Земли почти всего углерода, то в результате творимого человечеством ускоренного обратного процесса деградация атмосферы со всеми вытекающими и мало предсказуемыми последствиями неизбежна!

А наращивание мощности атомной энергетики? Это ведь не только опасное для биосферы ее тепловое загрязнение, но и вполне реальная радиоактивная «бомба замедленного действия» с непредсказуемой зоной поражения. И какая разница: будь то эксплуатационная авария или так же не предсказуемые последствия захоронения отработавших АЭС и ядерных топливных материалов.

Бесперспективны также потуги перевода в горючее различных сельхозпродуктов, если даже не учитывать «аморальность» такого занятия перед сотнями миллионов голодающих на планете, да и перед самой землей-кормилицей и ее тружениками.
Выход, несомненно, только в самом широком освоении природных возобновляемых – экологически чистых – энергоресурсов!

Конечно, нетрадиционная энергетика уже и в наше время осваивается повсеместно: современная гидро- ветро- и гелиоэнергетика всерьёз заявила о себе. Однако до настоящего времени темпы прироста этой составляющей даже в энергобалансах ведущих стран были явно не достаточны.

В чем же трудности масштабного использования возобновляемых энергоресурсов? Они, как видится, в несовершенстве нынешних преобразователей. Ведь практически все освоенные ныне, например, преобразователи природной тепловой энергии в механическую (при всей их сложности) по своей эффективности мало отличаются от допотопных паровозов и потому не конкурентоспособны. То же можно сказать и об относительно мощных солнечных электроустановках.
Анализ технико-экономических показателей реализованных проектов позволяет сделать вывод: для альтернативных энергоресурсов нам необходимы альтернативные способы их использования, требующие новых технических и технологических решений.
При этом главными критериями в оценке перспективности новых энергопреобразователей должны быть их безопасность, надежность, малые затраты при их высокой эффективности, возможность заводского комплексного изготовления при минимальных расходах на строительно-монтажные работы.

Вот об этом и поговорим, обратившись к некоторым разработкам последних лет. А начнем с ветроустановок. Ныне практически все они, за исключением традиционных мельниц и других немногочисленных агрегатов, преобразуют энергию ветра в электрическую энергию. И тут возникают серьезные проблемы, связанные с непостоянством ветрового напора, а, следовательно, и параметров получаемой электрической энергии. Наиболее простое решение – связать электрический генератор с внешней сетью. Но при этом остается не достижимой оптимизация работы ветроустановки: при повышенном напоре ветра генератор не способен к многократной перегрузке, а при спаде ветра он переходит в режим двигателя либо должен отключаться от сети.

Но представим себе: сколько электроэнергии используется в нагревательных целях! Так, например, только на сушку 1 куб.м древесины уходят сотни кВт•ч (см. пат. RU 2338136, 2008г). Почему бы не использовать ветроустановки с непосредственным преобразованием энергии ветра в тепло, когда нет необходимости предъявлять к тепловому потоку столь строгие требования, как к параметрам электрического тока. Тепло легко аккумулировать, К тому же отпадает потребность в дорогостоящих электрогенераторах, устройствах стабилизации и электронагревателях.

При этом важно понять, что решение энергетических проблем возможно не только на базе крупных генерирующих установок, когда их связь с потребителями энергии требует строительства и обслуживания дорогостоящих передающих и распределительных систем. В наших территориальных условиях часто выгоднее иметь рассредоточенную систему малых энергоустановок, оснащенных резервом в виде несложных аккумулирующих устройств и привязанных к конкретным объектам, таким, как индивидуальное жилье, мелкие сельскохозяйственные производства или отдаленные оздоровительные учреждения.

В этой связи рассмотрим ветротепловую установку (патент RU 2253041 F 03 D 9/00 от 27.05.2005). Ее назначение – теплоснабжение усадебных домов, миниферм, дачных и садовых помещений и других малых объектов. Установка отвечает всем важнейшим требованиям: безопасна при всякой погоде и на всей прилегающей территории (т.е. не имеет «опасной зоны»), способна работать надежно в широком диапазоне ветровых нагрузок, имеет оптимальную динамику работы за счет строгой согласованности силовых характеристик ветроколеса и теплогенератора, защиту от запредельных режимов, а также вполне приемлемые капитальные затраты, сопоставимые со стоимостью системы отопления подобных объектов с подключением к газовой трубе. Эксплуатационные же расходы мизерны: энергоресурсы бесплатны!

В проектах теплоснабжения от такой установки целесообразно предусмотреть грунтовый тепло-аккумулятор, совмещенный с приусадебной теплицей, который не только устранит перебои в обогреве жилья, но и позволит в любой сезон выращивать даже самые теплолюбивые культуры. К такой системе теплоснабжения можно подключить также термоэлектрические преобразователи, бойлеры, сушилки и др.

Регионов с подходящими ветровыми условиями очень много, и широкое освоение подобных систем энергоснабжения не только снизит нагрузку на государственный энергобаланс, но и позволит решить важные инфраструктурные проблемы при освоении и заселении новых территорий.

Теперь о солнечной энергии. Примеров ее успешного применения великое множество. Однако и здесь свои проблемы: кпд мощных гелиоэлектрических преобразователей (при их дороговизне!) пока еще низок, в тепловых же установках повышение кпд даже до 75% связано с большим усложнением и удорожанием их конструкции, слабо используется рассеянное и отраженное излучение, практически отсутствуют установки с непосредственным (т.е. без паросиловых агрегатов) преобразованием солнечной энергии в механическую работу для использования, например, в качестве привода пока еще наиболее эффективных машинных электрогенераторов.
Многие из этих проблем могут быть решены с использованием нового коллектора-приемника оптического излучения с зеркальным абсорбером и особыми свойствами прозрачного ограждения (патент RU 2269726 F 24 J 2/06, 2/22 от 10.02.2006). Реальный кпд такого коллектора может превысить 90%, позволив применять его не только в солнечных энергоустановках, но и в экономически обоснованных системах передачи тепловой энергии оптическим путем.
Разработаны и весьма перспективные приводы с прямым преобразованием солнечного тепла. Эти приводы по принципу действия очень просты и универсальны по виду источника тепловой энергии: будь то термальные воды, тепло морских акваторий, теплоаккумуляторов, теплосодержащие выбросы в окружающую среду и т. д. Каскадные схемы работы таких установок позволят поднять их кпд до вполне приемлемого уровня.
Особый интерес представляют другие широко распространенные и мощные ресурсы: энергия морских волн, еще не освоенных горных рек и др. И тут имеем очень большой резерв, разумеется, при использовании опять же новых технических решений, например, реализованных в разработанной волновой электростанции (патент RU 2313690 F 03 В 13/20 от 27.12.2007). К тому же, подобные установки, оснащенные – при необходимости – системой гашения избыточной энергии опасных волн (патент RU 2365780 F 03 В 13/20 от 27.08.2009) надежно защитят берега морей от волновой эрозии, сохранив при этом естественные условия для экосистем прибрежной зоны.

Сложнейшей проблемой является топливообеспечение транспорта. Тем более, что для производства всех видов жидкого топлива используются колоссальные перерабатывающие мощности с опять же огромными затратами сырьевых ресурсов и своим «букетом» опасных выбросов в природную среду. А довершают картину ядовитые транспортные выхлопы. Вот какая действительная «цена» перевозок!

Однако в разрешении и этой проблемы уже имеется успешный масштабный опыт перевода двигателей на экологически чистое водородное топливо (примером может служить Исландия, где для производства такого топлива используется геотермальная энергия). Кстати, для этих и других, «не прихотливых» к качеству электроэнергии, целей разработан упрощенный вариант волновой ЭС (патент на импульсный преобразователь волновой энергии RU 2374485 F 03 В 13/16 от 27.11.2009).
При практически не ограниченных на нашей планете ресурсах возобновляемой энергии можно произвести достаточный запас водорода. Конечно же, электролизом воды. А излишний кислород разумно даже возвращать в атмосферу, восполняя (хотя бы частично) экологическую функцию истребляемых лесов!
Переход на альтернативную энергетику необходим и в социальном плане: труд сотен миллионов людей в мире связан с добычей и переработкой ископаемого топлива с не малым риском для здоровья и самой жизни. И только с этим переходом экономика многих государств сможет безболезненно – «без ломки» – слезть с «нефтяной иглы», своевременно освоив производство (и экспорт!) экологически чистых дешевых топливных продуктов и энергоустановок (спрос на них сегодня трудно переоценить), что, к тому же, позволит занять свое население, в т.ч.и безработное, куда более интересным, достойным и безопасным трудом, связанным с широким освоением возобновляемых энергоресурсов. Только не опоздать бы!
Бесспорно, разумная энергетическая политика неразрывно связана с энерго – и – в целом – ресурсосберегающими технологиями. Но об этом – другой разговор.

Ясаков Николай Васильевич, Новороссийск, yasak71 @ mail.ru

Получение электроэнергии от ветросиловых установок является чрезвычайно заманчивой, но вместе с тем технически сложной задачей. Основным затруднением является непостоянство энергии ветра. Кроме того, электрический ток для практического применения должен обладать постоянным напряжением; при изменении напряжения и частоты тока, вследствие некоторого колебания числа оборотов ветродвигателя, требуются специальные механизмы, регулирующие число оборотов генератора.

Ветросиловые установки, предназначенные для получения электрической энергии, называются ветроэлектрическими установками. По назначению их разделяют на ветроэлектрические станции и специальные ветроэлектрические установки. К последним относятся так называемые ветроэлектрокотлы, установки для получения водорода и др., которые в данной книге не рассматриваются.

Ветроэлектрические станции (ВЭС) разделяют на станции постоянного тока и станции переменного тока.

Ветроэлектрические станции постоянного тока представляют собой в большинстве случаев ветроэлектрические агрегаты мощностью от 100 вт до 1-3 квт, используемые для зарядки аккумуляторных батарей и питания осветительной сети (освещение изолированных помещений, животноводческих ферм, полевых станов, тракторных бригад, питание радиоузлов и др.), расположенной в непосредственной близости от ветроэлектрического агрегата. Более мощные ВЭС постоянного тока встречаются значительно реже. Это объясняется рядом причин: невозможностью трансформации напряжения для передачи электроэнергии на большие расстояния; экономической нецелесообразностью применять в настоящее время электрохимические батареи на ветроэлектрических установках мощностью выше 3-5 квт; невозможностью практически осуществить параллельную работу с неветровыми электростанциями и системами, вырабатывающими, как правило, трехфазный ток, и др.

Ветроэлектрические станции переменного тока не имеют перечисленных выше недостатков и , кроме того, позволяют использовать обычные асинхронные двигатели , отличающиеся, как известно, простотой и дешевизной.

ВЭС переменного тока строят общей мощностью 10 квт и выше; они работают по трем основным схемам:

изолированная работа ВЭС с тепловым резервным двигателем для работы в периоды безветрия и в слабоветреные дни;

совместная работа ВЭС с неветровой станцией;

параллельная работа ЮС с энергосистемой.

Эффективность работы ВЭС выражается экономией горючего на тепловой станции и экономией воды на гидростанции. Последнее очень важно в летний и зимний периоды, когда естественный приток воды значительно сокращается.

При работе ВЭС с резервным двигателем для бесперебойного обеспечения потребителя электроэнергией можно использовать неветровой двигатель, мощность которого составляет до 50 % мощности ветродвигателя. Потребители, работа которых допускает перерывы в энергоснабжении (помол, водоснабжение, подготовка сухих кормов, нагрев воды и т. п.) , получают питание только от ВЭС при наличии ветра.

По мощности ветроэлектрические станции можно разделить на три группы:

– маломощные ЮС мощностью 0,1-1,0 квт, к ним относятся главным образом ветроэлектрические агрегаты постоянного тока, используемые для зарядки аккумуляторных батарей;

– ветроэлектрические станции средней мощности (10 -100квт); эти станции, как правило, дают переменный ток; их предназначают главным образом для совместной работы с тепловым двигателем или для параллельной работы с неветровой станцией примерно равной мощности; в настоящее время количество ВЭС средней мощности увеличивается, хотя они и не получили еще широкого распространения;

– крупные ветроэлектростанции мощностью 100 квт и выше; такие ВЭС у нас и за границей были построены только для экспериментальной проверки принципа параллельной работы ВЭС с энергосистемой.

– Изолированные ветроэлектростанции с тепловыми двигателями в качестве резерва и ВЭС , работающие параллельно с тепло- и гидроэлектростанциями, должны занять видное место в энергоснабжении нашего сельского хозяйства в тех районах, где V > 5 м/сек.

Кризис замедлил развитие альтернативных видов энергетики, однако это не помешало украинской ветроэнергетике выбраться не только в лидеры по динамике развития среди стран СНГ, но опередить некоторые европейские страны.

По данным исследования Украинской ветроэнергетической ассоциации (УВЭА), за годы независимости(1991-2009 гг.) в стране установлено около 1170 ветроагрегатов мощностью до 10 кВт.

«При этом половина из них были установлены за последние полтора года», – подчеркивает глава УВЭА Андрей Конеченков.

Он отметил, что суммарная установленная мощность работающих в стране ветроустановок достигает 1200 кВт.

Участники рынка сходятся во мнении, что наиболее востребованными являются ветроагрегаты мощностью 1-2 кВт.

«Основными заказчиками являются владельцы загородных коттеджей, фермерских хозяйств, а также баз отдыха. Словом, все те, кто удален от энергосети», – отмечает начальник отдела альтернативной энергетики компании «Греса-Груп» Игорь Капуциан.

(далее…)

Модель, изображенная на рисунке внизу слева, впервые была сконструирована с использованием брезентовых лопастей, как на рисунке сверху, которые оказались неэффективными из-за чрезмерной гибкости.

Затем сконструировали модель с алюминиевыми лопастями (под названием Wendy), изображенную на нижнем первом рисунке. Недавно Wendy подняли на 12 футов над вращающейся цилиндрической алюминиевой надстройкой над мачтой, прочно закрепленной с помощью трех оттяжек от основания турбины (рисунок в центре). Вся оснастка – турбина с тремя лопастями/мачта/удлиняющая труба/опоры/оттяжки – весит примерно 40 фунтов и очень эффективно работает. При использовании лучшего упорного подшипника можно было бы использовать эту технику надстройки для того, чтобы поднимать турбину намного выше при сильных ветрах.



Потенциально энергия ветра может покрыть большую часть энергозатрат мира. Это наиболее быстро развивающийся сектор современных технологий альтернативной энергии. Большинство существующих ветряных турбин имеют обычную горизонтальную ось вращения. Их вращающиеся пропеллеры направляются к ветру с помощью «хвоста», а в более крупных системах – благодаря электронно управляемым двигателям. Эти лопасти с подъемной силой обычно имеют аэродинамическую форму, как крылья или пропеллеры самолета, работа которых возможна благодаря подъему при низком давлением, начиная с момента, когда ветер проходит сквозь аэродинамическую форму. Вертикально-осевой ротор Дарриуса также является «подъемным» устройством, которое имеет аэродинамические лопасти в форме венчика для взбивания яиц. Вертикально-осевые ветряные турбины (VAWT), изображенные выше, – это устройства с силой сопротивления и мощными “подъемными” компонентами, благодаря которым окружная скорость больше скорости ветра. Именно благодаря ей (окружной скорости) ветряной поток приводит парусное судно в движение. Результаты только двух тестов показывают, что по мощности, такая установка существенно превосходит ветряную турбину с вертикально вращающейся осью, главным образом, потому что используется винт, площадь поверхности которого гораздо больше площади ветровых турбин с горизонтальной осью.

Согласно научной статье Grumman Aerospace на тему (Торнадо – типичная ветровая энергетическая система, Джеймс Т. Йен, отдел исследований корпорации Grumman Aerospace, опубликованная в IECEC ‘75 Record)*, возрастание силы сопротивления по отношению к увеличению подъемной силы теоретически может быть в тысячу раз больше! Если это так, то это является малоизвестным, но очень важным обстоятельством для ветровых энергетических технологий на этапе проектирования.

* «Таким образом, в отличие от обычных ветровых турбин, которые используют только кинетическую энергию ветра V2/2, мы хотим использовать дополнительно энергию давления ветра P/þ, которая по значению более, чем в 3000 раз выше по сравнению с кинетической энергией ветра, при скорости ветра 15 миль в час (и более чем в 750 раз выше при скорости ветра 30 миль в час)».

Эта концепция может также вызвать революцию в парусном судостроении, для которого мной разработан уникальный механизм тянущего двигателя. С таким двигательным механизмом можно пройти весь Пьюджит Саунд, причём быстрее любого традиционного парусника. Эту ветряную турбину можно, при помощи 3-х распорок и 3-х дополнительных тросов, которые будут удерживать треугольную стойку в вертикальном положении, установить на вершине дерева. Наклон дерева под воздействием ветра будет только усиливать скорость вращения гироскопа/турбины, поскольку гироскоп будет оказывать сопротивление отклонению от своей плоскости вращения, за счёт чего увеличится энергия, передаваемая на генератор! Эту гипотезу, конечно, ещё нужно проверить экспериментально.

Ветряная турбина с вертикальной осью имеет несколько преимуществ перед более традиционными горизонтальными ветряными двигателями, особенно при переменном ветре, для которого необходимо изменение направления турбины, что создает нагрузку на подшипники и вышку, а также рассевает энергию. Гравитационные нагрузки на турбину с вертикальной осью – равномерные, что позволяет облегчить и увеличить конструкцию. Такая турбина имеет 3 крыла, закрученных спирально, таким образом, чтобы использовать массовый импульс ветра для вращения этих крыльев вокруг центральной мачты. Сила ветра прилагается к крыльям и на входе, и на выходе из турбины, что позволяет извлечь максимальную энергию.

Уникальная  природа спиральной развертки состоит  в том, что виток по возрастающей отклоняется к центральному фокусу и от него  без какого-либо построения траектории – только плавно отклоняющиеся поверхности.  Другие преимуществами именно этого дизайна будут раскрыты далее. Этот проект был начат в ранних семидесятых, под очарованием ротора Савониуса – разделенного на две половины масляного барабанного ветряного генератора, вращающегося вокруг вертикальной оси.  Я задался вопросом, каково оптимальное погашение и могут ли кривые полукруглой формы быть более обтекаемыми, поэтому я построил серию вертикальных осей прототипов ветряных турбин, в пределах алюминиевой печатной формы лопастей, склеенных между фонографическими записями, движущимися со скоростью 78 оборотами в минуту. Я заснял их на Супер-8 рядом с ветрометром и посчитал обороты. Я выяснил, что Савониус является слабым и теряет скорость, находясь в худшей аэродинамической позиции, а также нашел несколько новых и более быстрых конфигураций для лопасти. Явным победителем среди остальных являлась трехлопастная спиральная развертка.  Конфигурация шестилопастной развертки была немного чувствительнее к более медленным ветрам.


Данная окружность радиуса 1 разворачивается в спираль, которая может продолжить раскручиваться по траектории вплоть до угла 2 Пи от ближайшей внутренней спирали. Другими словами, вычерчивается неограниченная траектория; такая модель полностью использует ветровой поток для приведения лопастей в движение. Как показано на трёхлопастном чертеже вверху справа, сегменты одной и той же развертки могут быть продублированы вокруг центральной окружности, образовывая сложную неограниченную ветровую траекторию. На чертеже справа показаны размеры прототипа.


Такой трёхкрылый прототип был построен классом Общественной Школы в рамках программы «Испытание вертикально-осевой ветровой турбины».

Мы использовали велосипедную раму для трансмиссии и как часть несущего каркаса. Рулевая колонка соединяется с велосипедным многоскоростным цепным приводом, который приводит в движение электрогенератор. Сначала мы провели эксперимент с велосипедным мотором ZAP, который приводился в движение, как генератор, велосипедным колесом с помощью приводного механизма. Рифлёный ведущий ролик создаёт большое фрикционное сопротивление, усиливающееся повышающей цепной передачей, что в конечном итоге приводит к остановке вращения турбины на низких оборотах. Также мы проведём эксперимент с резиновым колесом с роликовинтовой передачей и магнитоэлектрическим генератором, а потом с генератором с прямым приводом и медленной передачей. Нам необходим генератор, который будет вырабатывать энергию на 30 оборотах в минуту для прямого привода. Если вы знаете такой, сообщите мне!

Сначала паруса были изготовлены из парусины Dacron (а позднее были заменены алюминиевыми лопастями) и надёжно закреплены развёрнутой балкой на расстоянии, вдвое меньшем, чем находящийся ниже опорный диск, имеющий 4 дюйма в диаметре, который далее присоединяется растяжками к рулевой колонке. Три растяжки держат верхний подшипник по центру над треугольной несущей основой , натягивая направляющую кромку!

Основной  диск диаметром 48 дюйм и крылья высотой 53 дюйма, позволит противостоять ветру на площади с поперечным сечением 9,5 кв. футов, эквивалент равной окружности пропеллера диаметром в 3,5 футов. Можно сравнивать с популярной горизонтальной ветряной турбиной «Хорнет» (www.survivalunlimited.com/eaglewindturbine.htm), которая имеет 6 лопастей диаметром от 59 до 144 дюймов. Площадь вращения самых маленьких 59-дюймовых лопастей составляет 19 кв футов или вдвое больше, чем у нашего прототипа. Даже принимая во внимание сумму изогнутых площадей трех крыльев (10.2 кв. футов x 3 = 30.7 кв. футов.), эквивалентную кругу диаметром 11 дюймов, мы все еще не достигаем площади вращения лопасти Хорнета. 59 дюймовый Хорнет дает 300 Ватт при скорости ветра 15 миль в час, 150 Ватт пти 10 милях в час, что близко к тому, что мы могли ожидать здесь в ветреный день. В идеале, мы бы хотели использовать даже ветер со скоростью 5 миль ч ас, который давал бы только 25-30 Ватт при использовании специальных пластин Хорнет на их модели Оспрей для крайне низких скоростей ветра.

В конце  концов, мы построили наш первый прототип и установили его на улице, для этого был замечательный день! Средняя скорость ветра составляла 20 миль в час, при этом ветряная турбина набирал обороты от 120 до 130 в минуту, скорость окружности диаметром в 4 фута составляла 17-18 миль в час, то есть 85-90% от скорости ветра, раскручивая колесо велосипеда на высокой передаче до 52/14=3.7×130=481 об/мин х 27 дюймов = 47 миль в час. Не хватало вращающего момента для поворотоа мощного привода велосипеда (с его 1.25 дюймовым роликом, большим магнитным сопротивлением и сопротивлением трения), – когда мы понижали передачу, мы почти что балансировали с трением привода, но не получали достаточной мощности. Те из нас, кто принимал участие в тестировании (Лари, Блейн, Билл и Эбн), тем не менее, посчитали его успешным и захватывающим по следующим причинам:

Была  создана значительная мощность, несмотря на биение крыльев и серьезные  нарушения баланса. Крылья из ткани  были слишком свободными для высоких  скоростей ветра и рабочая  кромка отклонялась на 3-4 дюйма при  поворотах, добавляя вибрации и значительно снижая скорость. Крылья плохо вращались с подветренной стороны, оседая и делая подветренную поверхность волнистой. Кажется это создавало наиболее серьезное демпфирование, мешающее плавному вращению крыльев и их аэродинамическим свойствам.

Паруса/диск/лонжероны были недостаточно сбалансированы, особенно при креплении натяжных тросов, от которых трясся грузовик, к которому они были закреплены, при этом рассеивая значительную энергию и мешая набору высокой скорости.

Мы заменили крылья из ткани жесткими алюминиевыми листами, сохранившими ровный профиль во время вращения и которые было легче подстроить и сбалансировать в составе оснастки.

Еще одно наблюдение с нашей платформы  на крыше грузовика. При установке  ветряной турбины в рабочее положение  не было ветра в 20 миль в час. Как только турбина была установлена и начал вращаться, мы могли отвязать крепеж и некоторое время не держать его. На крылья турбины действовало очень маленькое сопротивление, и гироскопическая стабилизация заставила нас говорить о том, как легко было бы закрепить конструкцию на верхушке дерева, используя ствол в качестве каркаса и 3 троса, закрепленные болтами к дереву 6-ю футами ниже. Какую энергию мы могли поглотить от раскачивания дерева?

А что  если добавить больше крыльев? Вспомните, что медленное тяговое усилие, при котором большая часть энергии получается от ударов молекул воздуха по непрерывно вращающимся лопастям турбины. Если у нас на 3 лопасти больше, мы удвоим количество ударов молекул, и за счет того, что геометрия их пути между крыльями не ограничена, все удары будут заставлять лопасть двигаться вокруг мачты. Это предположение проверялось моряками, а также специалистами по ветряным двигателям…Только тестирование покажет…Что если сделать конструкцию с прозрачным нижним диском, чтобы можно было наблюдать за ленточками, фотографировать показания измерительных приборов, медитировать при виде расширяющихся спиралей?

Мы немного  протестировали устройство для отклонения ветра, которое больше добавляло турбулентности, нежели энергии для крыльев, и жесткие алюминиевые лопасти раскручивались до гораздо больших скоростей без использования этого устройства, хотя оно могло и пригодиться при цилиндрической конструкции, закрепленной горизонтально над препятствием, таким как крыша здания или утес.

После того, как мы заметили крылья из ткани  на алюминиевые лопасти, мы установили ветряную турбину на ворота сада в  месте, окруженном деревьями, которые  служили преградой для ветра  и создавали турбулентность. Даже в таких условиях нам удалось  получить небольшое количество электричества с помощью велосипедного генератора.

Затем мы взяли конструкцию на пляж и  при скорости ветра в 18-22 мили в  час смогли получить мощность от велосипедного  мотора Zap, вращающего электрический  двигатель.

С помощью велосипедного генератора мы смогли зажечь яркую фару и габаритный задний фонарь при скорости ветра в 15 миль в час.

При оборотах более 150 об/мин алюминиевые лопасти  выравнивались кверху и могли  коснуться опорных тросов, поэтому  нам приходилось притормаживать турбину при скорости ветра более 16 миль в час. Ветряная турбина не была динамически сбалансирована и трясла грузовик на высокой скорости. Обе эти проблемы усугублялись тем фактом, что для этого первого теста мы не использовали нижние натяжные тросы, полностью полагаясь на прочность лопастей, которая фактически была довольно впечатляющей. Рама велосипеда была изогнута, ведя к смещению цепи относительно зубьев звездочки. Велосипедное колесо по форме сильно отличалось от круговой, вследствие чего требовалось избыточное давление на ролики генератора, поэтому в системе не было большого трения. Тем не менее, окружная скорость турбины была значительно больше, чем скорость ветра, иногда 50%, что указывает на то, что подъемное усилие и усилие, затрачиваемое на преодоление аэродинамического сопротивления, должны учитываться.

Мы в  восторге от потенциала этой конструкции  ветряной турбины с вертикальной осью. Теоретически, можно добиться большей эффективности при использовании других уникальных параметров сравнивая эту конструкцию с лопастями с аэродинамическим профилем.

Источник