Расчет страгивающего момента ветряка

Подъемная сила ( в ньютонах), действующая на неподвижную лопасть ветряка направлена по окружности:

F_y = C_y(ρΔS/2)V²

Где:

C_y – коэффициент подъемной силы.

ρ – плотность воздуха 1,29 кг/м²;

ΔS – площадь элемента лопасти м²

V – скорость ветра м/с

Для нахождения коэффициента подъемной силы необходимо иметь поляры для больших углов атаки.

Угол атаки вычисляется по известному углу установки лопасти

α = 90^o – β

Для лопастей не имеющих крутки угол установки и угол атаки во всех сечениях одинаков.

У лопастей с круткой угол атаки у ступицы больше, чем на конце лопасти. Подъемная сила к ступице растет, но уменьшается плечо действия силы (расстояние до оси вращения).

Площадь сечения ΔS лопасти равна призведению хорды в измеряемом сечении на длину сечения. Если лопасть разбить на десять участков, то площадь каждого участка равна 0,1Rb

Момент равен силе умноженной на плечо. Сечения лопасти находятся на разном расстоянии от оси вращения и на них действуют разные силы. Общий момент находится суммированием моментов сечений.

М = F₁r₁ + F₂r₂ + F₃r₃+ F₄r₄ +…

Момент имеет размерность ньютоно-метра. Когда момент, создаваемый ветром, превысит момент торможения генератора (с редуктором), ветряк начнет вращаться. Момент торможения генератора можно найти, вешая грузики на лопасть до тех пор, пока генератор не провернется. Произведение плеча (расстояния от точки приложения грузиков до оси) на массу грузиков, умноженное дополнительно на 9,8 даст момент торможения. Лопасть, на которую вешают грузики, должна быть горизонтальна. Грузики можно вешать не на лопасть, а на ступицу или вал оси ветряка намотать веревку и на нее повесить груз.

Небольшая программа для расчета момента страгивания. Скачать 55 кБ.