Создатели двигателей

Кроме того, имелось в виду изучать и процессы работы тех агрегатов, для которых можно было пользоваться энергией ветра, прежде всего электрического генератора.

В результате научно поставленного исследования двигателей в этой ветросиловой лаборатории ЦАГИ удалось сконструировать ряд ветродвигателей промышленного типа.

Двигатели мощностью от 2 до 10 лошадиных сил пошли в серийное производство и нашли себе широкое применение в сельском хозяйстве и в кустарной промышленности. Ветряки ЦАГИ уже много лет безотказно работают на Дальнем Севере, вынося все тяжелые природные условия края и снабжая светом обитателей его в долгие зимние ночи.

Ветряной двигатель мощностью в 100 киловатт, установленный в Крыму, показал полную возможность использования даровой энергии ветра в более широких масштабах. На месте древней генуэзской сторожевой башни советские строители воздвигли металлическую, на которой установил ветродвигатель. Он состоял из трех лопастей, надетых на три громадных трубчатых маха, которые были связаны друг с другом металлической фермой, называемой «пауком». Надетые на махи крылья образовали ветряное колесо, весящее около девяти тонн.

Ветер вращал это колесо, диаметр которого был равен высоте восьмиэтажного дома, со скоростью тридцати оборотов в минуту. При такой скорости наружный конец лопасти двигался со скоростью самолета, не менее 180 километров в час.

Этот самый большой в то время ветродвигатель в мире работал на генератор электрического тока, помещающийся в кабине, и автоматически сам устанавливался в наивыгоднейшем положении по отношению к ветру.

Позднее у нас был спроектирован при постоянной консультации Г. X. Сабинина ветродвигатель мощностью в 100 киловатт для электростанции на Кольском полуострове. Диаметр этого великана — 50 метров.

В переводе на принятое для двигателей измерение мощности этот двигатель имеет мощность в 1200 лошадиных сил.

Нельзя сказать, что ветросиловая лаборатория ничего непосредственно не сделала и для авиации. На многих самолетах устанавливались испытанные в лаборатории особого типа ветрячки в качестве вспомогательных агрегатов, дававших электроэнергию для освещения и радиостанций самолетов.

Ветряной двигатель.

В 1935 году отдел ветровых двигателей выделился в самостоятельный Ветроэнергетический институт.

Энергию и энтузиазм Красовского ЦАГИ отметил присуждением ему ученой степени доктора технических наук без защиты диссертации.

Огромные успехи в области аэродинамики, творцом и создателем которой был Жуковский, создали условия для разрешения по-новому теоретических вопросов использования силы воздушного потока в ветровых машинах. Вместе с тем расширялась и область применения ветросиловых установок, которые, кроме мельниц, приводили в действие насосы, поднимавшие воду из колодцев и водоемов для орошения и водоснабжения, а также работавшие на осушении заболоченных мест.

Эти же машины могут применяться в сельском хозяйстве для дробления соли и минеральных удобрений, для приготовления кормов скоту, для обмолота урожая и, наконец, для обслуживания всевозможных станков — деревообделочных, металлообрабатывающих и разнообразных сельскохозяйственных машин.

Универсальным типом ветродвигателя является ветродвигатель Д-18.

Его ветровое колесо состоит из трех лопастей цельнометаллической конструкции. Каждая лопасть в сечении имеет современный аэродинамический профиль и по конструкции напоминает крыло самолета. Концевые части лопастей могут поворачиваться на трубчатых махах при помощи стабилизаторов, которые располагаются за поворотной частью каждого крыла на легких стойках. Внутри полых лопастей имеются центробежные грузы, соединенные системой тяг и рычагов со стабилизаторами и пружинами регулирования, помещенными на центральной ступице ветрового колеса. Жесткие и поворотные части лопастей остаются в одной плоскости до тех пор, пока ветер не достигнет определенной скорости. При возрастании скорости воздушного потока увеличиваются обороты ветрового колеса и центробежные силы у грузов внутри лопастей. Стабилизаторы поворачивают лопасти на некоторый угол, и пружины регулирования растягиваются. Вследствие этого повышается давление ветра на стабилизаторы, и они выводят поворотные части лопастей из плоскости вращения, вызывая торможение ветрового колеса до расчетного числа оборотов. При усилении ветра концевые лопасти поворачиваются на больший угол, увеличивая торможение и удерживая обороты ветрового колеса в заданных пределах. При падении скорости ветра пружины регулирования последовательно возвращают всю систему в исходное положение.

Эта оригинальная система регулирования, предложенная Сабининым и Красовским и экспериментально проверенная в ЦАГИ, отличается высоким аэродинамическим качеством и обеспечивает хорошую равномерность вращения ветрового колеса при переменном ветре.

Высокое аэродинамическое качество лопастей обеспечивает быстроходность ветрового колеса. Благодаря этому удалось уменьшить вес конструкции ветродвигателя на единицу мощности почти вдвое против веса многолопастных машин. Небольшое число лопастей в ветровом колесе снижает давление ветра на конструкцию и облегчает вес башни.

Воздушный поток довольно часто изменяет не только свою интенсивность, но и направление. Поэтому ветродвигатель Д-18 снабжен механизмом для автоматического поворота головки на ветер. Из двенадцати ветродвигателей Д-18 в Казахстане создана первая в СССР ветровая электростанция.

По своим аэродинамическим и конструктивным показателям быстроходный ветродвигатель Д-18 вполне современный агрегат, который может обеспечить самые разнообразные эксплуатационные требования, предъявляемые к силовой установке малой мощности.

Над дальнейшим развитием ветродвигателей трудятся сейчас многие конструкторы, пользуясь теоретическими работами Н. Е. Жуковского и Г. X. Сабинина.

Работает в этом направлении и сам Григорий Харлампиевич. Последняя его работа — оригинальная очень портативная ветроэлектроустановка мощностью в 120 ватт, предназначенная на первый случай для обслуживания железнодорожных путевых будок. Она состоит из двухлопастного ветрового колеса диаметром в 2 метра, которое укреплено на одном валу с генератором.

Электроустановка начинает работать при скорости ветра в 3,5 метра в секунду, а полная мощность развивается при 8 метрах. Ветряк может питать одновременно четыре электрические лампочки и радиоприемник.

Станция устанавливается на столбе. Ее вес — 33 килограмма. В дневные часы двигатель работает, чтобы зарядить аккумулятор, который дает возможность снабжать путевую будку электроэнергией и при безветрии.

Это миниатюрное чудо конструктивной техники радует сердце конструктора совершенно так же, как радовали его разнообразные приборы, сооруженные в дни юности. Григорий Харлампиевич говорит о своем создании почти с нежностью:

— Не думайте, что электрический свет будет только тогда, когда дует ветер. Отнюдь нет! Кроме ветрового электрогенератора, станция имеет еще и аккумуляторную батарею, которая заряжается в часы, когда дует ветер, а отдает свою энергию в любое время. Батарея может работать и одновременно с генератором, выравнивая напряжение создаваемого им тока…

Конструкция ветроэлектростанции Сабинина отличается простотой, однако в ней не только регулятор действует автоматически, автоматизированы и другие приборы. Как только начинает дуть ветер, основной прибор автоматически включает генератор на зарядку аккумуляторной батареи. Этот же прибор не допускает возвращения тока из аккумулятора в генератор, предотвращая таким образом превращение генератора в электродвигатель.

Надо отметить, что, хотя ветродвигатель может работать на генератор только при ветре со скоростью 5 метров в секунду, зарядка аккумулятора производится и при более слабом ветре. А так как слабый ветер имеется почти всегда, то практически это значит, что электроэнергию можно получать почти без перебоев, в любое время, при любой силе ветра.