В большинстве быстроходных В. регулирование осуществляется поворотом лопасти или её концевой части относительно продольной оси. Быстроходный В., разработанный А. Г. Уфимцевым и В. П. Ветчинкиным, регулирует частоту вращения своего ветроколеса поворотом лопасти ребром к потоку вследствие комбинированного действия на неё давления воздушного потока и момента её центробежных сил. В СССР такие В. имеют диаметр ветроколеса 10, 12, 18 м, мощность от 7,4 до 29,5 квт и применяются обычно как первичные двигатели ветроэлектрических станций. У В. относительно небольшой мощности (до 5 квт ) лопасти при регулировании поворачиваются в сторону увеличения угла установки j центробежными силами, развиваемыми лопастями и установленными на них грузами (метод В. С. Шаманина), или регулирование осуществляется поворотом лопастей в сторону уменьшения угла j под действием центробежных сил лопастей и грузов регулятора. Этот метод (Е. М. Фатеева и Г. А. Печковского) применен в В. ВБЛ-3, ВЭ-2М, «Беркут» (рис. 7 ) и др. Для более мощных В. применяют стабилизаторное регулирование (метод Г. Х. Сабинина и Н. В. Красовского), выполняемое обычно концевой частью лопасти, которая поворачивается относительно оси под действием сил, возникающих на стабилизаторе. Он управляется центробежным регулятором. Вследствие высокой равномерности вращения таких В. их применяют для работы с электрическими генераторами (В. Д-12, Д-18 и Д-30). В. «Сокол» с электрической трансмиссией имеет комбинированное моментно-центробежное регулирование (метод Я. И. Шефтера), основанное на изменении подъёмной силы лопасти при её повороте относительно продольной оси в сторону уменьшения или увеличения угла установки под действием движущего момента на ветроколесе. Для предохранения В. от разноса при малых значениях момента нагрузки имеется центробежный регулятор, также управляющий поворотом лопастей. Такой В. может работать изолированно и параллельно с др. агрегатами или электрической сетью. В некоторых В. применяют регуляторы в виде тормозных открылков, торцевых клапанов и др. устройств, уменьшающих аэродинамический момент. У В. «Allgaier» (ФРГ) поворот лопастей осуществляется механогидравлической системой; при очень большой частоте вращения В. автоматически останавливается.
В табл. 2 приведена годовая выработка энергии на валу ветроколеса при = 0,35 в зависимости от среднегодовой скорости ветра vr , диаметра ветроколеса D и максимально возможного числа часов работы Т раб В. в году.
Табл. 2. — Годовая выработка энергии на валу ветроколеса
vr ,
м/сек Tраб ,
ч Годовая выработка энергии
Мвт-ч, при диаметрах ветроколеса,
м 2 4 8 10 12 18 30 3 4 5 6 7 3500 5300 6500 7300 7800 0,3 0,7 1,1 1,5 1,8 1,2 2,7 4,3 6,0 7,5 4,8 10,8 17,2 23,8 29,7 7,5 16,8 26,6 36,7 45,5 10,7 24,0 38,0 53,0 66,0 23,8 52,0 85,0 116,0 142,0 66,3 145,0 230,0 315,0 403,0
О применении В. и перспективах их развития см. в ст. Ветроэнергетика .
Лит.: Фатеев Е. М., Ветродвигатели и ветроустановки, 2 изд., М., 1957; Перли С. Б., Быстроходные ветряные двигатели, М. — Л., 1951; Шефтер Я. И., Рождественский И. В., Ветронасосные и ветроэлектрические агрегаты, М., 1967.
Я. И. Шефтер.
Рис. 3. Схема векторов аэродинамических сил и скоростей в сечении лопасти.
Рис. 7. Быстроходный ветродвигатель «Беркут-2» с электрическим генератором.
Рис. 1. Внешний вид рабочих органов ветродвигателя: а — карусельного; б — роторного; в — барабанного типа.
Рис. 2. Быстроходное ветроколесо: 1 — ступица; 2 — наконечник (мах); 3 — лопасть; 4 — подшипники; 5 — грузы регулятора.
Рис. 4. Тихоходное ветроколесо: 1 — ступица; 2 — лопасть; 3 — каркас; 4 — болты крепления лопасти.
Рис. 5. Зависимости значений относительных моментов и коэффициента использования энергии ветра x от быстроходности Z при различном числе лопастей i ветроколеса.
Рис. 6. Ветродвигатель: а — типа Д-18 (1 — ветроколесо; 2 — верхний редуктор; 3 — виндроза; 4 — вертикальный вал; 5 — нижний редуктор; 6 — рабочая машина); б — с пневматическим приводом (1 — ветроколесо; 2 — компрессор).
Ветроколесо
Ветроколесо', рабочий орган ветродвигателя . Служит для преобразования кинетической энергии поступательно движущегося воздушного потока в механическую энергию вращения вала ветродвигателя.
Я. И. Шефтер.
Ветроупорная опушка
Ветроупо'рная опу'шка, полоса леса шириной 20—30 м, предназначенная для защиты леса от ветровала . В. о. Закладывают, главным образом, из лиственных древесных пород с глубокой корневой системой, способных развивать мощную крону, и располагают перпендикулярно господствующим ветрам. В. о. формируют путём сильного изреживания молодых деревьев. Это способствует образованию мощной разветвленной кроны, способной отражать порывы ветра. Между деревьями высаживают лиственные кустарники.
Схема ветроупорной опушки: А — направление господствующих ветров; В — ветроупорная опушка; С — защищаемое от ветра еловое насаждение.
Ветроустойчивые породы
Ветроусто'йчивые поро'ды, древесные породы с глубокой и разветвленной корневой системой и крепким стволом, хорошо противостоящие бурям и ураганам и не подверженные ветровалу . К В. п. относят дуб, сибирский кедр, эвкалипты, секвойю и др. Ветроустойчивость деревьев связана с условиями произрастания. На глубоких, относительно рыхлых и хорошо дренированных почвах, при низком уровне грунтовых вод и у редко стоящих молодых деревьев формируется более глубокая и разветвленная корневая система; на мелких каменистых, на тяжёлых заболоченных почвах, на песчаных почвах при высоком уровне грунтовых вод, а также при неглубоком расположении многолетнемёрзлых горных пород — поверхностно-разветвленная. Повышают ветроустойчивость также ветроупорные опушки . Ср. Ветровальные породы .
Ветроэлектрическая станция
Ветроэлектри'ческая ста'нция, ветроэнергетическая установка, преобразующая кинетическую энергию ветрового потока в электрическую. В. с. состоит из ветродвигателя , генератора электрического тока, автоматических устройств управления работой ветродвигателя и генератора, сооружений для их установки и обслуживания. В большинстве случаев В. с. пользуются как источником электроэнергии относительно небольшой мощности в местах, характеризующихся хорошим ветровым режимом (среднегодовая скорость ветра превышает 5 м/сек ) и удалённых от сетей централизованного электроснабжения (Арктика, прибрежные зоны Каспийского и Охотского морей, степи, пустыни и полупустыни). Наиболее перспективно применение В. с. в сельском хозяйстве.
Первая в мире В. с. мощностью 8 квт с инерционным аккумулятором построена в 1929—30 в СССР (в г. Курске) по проекту советского изобретателя А. Г. Уфимцева и профессора В. П. Ветчинкина. В 1931 была сооружена В. с. мощностью 100 квт для параллельной работы с мощной тепловой электростанцией, питающей электроэнергией г. Севастополь. В 50-х гг. 20 в. было построено несколько В. с. мощностью 30 квт с тепловым резервом, а также многоагрегатная В. с. мощностью 400 квт (в Казахстане), состоящая из 12 установок, работающих параллельно с дизельной электростанцией. Во Франции эксплуатируется В. с. мощностью 640 квт. Наиболее мощная (1,25 Мвт ) В. с. построена в США. Самые малые В. с. имеют мощность 100 вт. Во всём мире насчитывается более 70 тыс. В. с. (по данным ЮНЕСКО на 1967).
В. с. малой (до 3 квт ) мощности (рис. 1 ) имеют генераторы постоянного или переменного тока и работают с батареями электрохимических аккумуляторов, которые не только запасают энергию на периоды безветрия, но и сглаживают пульсации напряжения. В. с. средней (рис. 2 ) и большой мощности вырабатывают переменный ток. При изолированной работе для улучшения качества энергии и её кратковременного аккумулирования В. с. снабжают инерционными аккумуляторами и электрическими регуляторами напряжения. Наиболее эффективно применение В. с. совместно с тепловым (дублирующим) двигателем или параллельно с не ветровой электростанцией.
