Сообщений в теме: 484

[olloff]

FylhtqFylhtq (11 Апрель 2017 - 08:36) писал:

Здравствуйте
Хочу предложить тему для обсуждения http://x-vint.ru/index4.html  ,мне интересно Ваше мнение.

1. Тема старая (ещё в третьем рейхе планировали использовать подобный механизм на самолетах)...
2. По поводу ссылки - "направление вращения лопастей" указано неправильно, и описано неверно: направление вращения лопастей совпадает с направление вращения ветряка, но угловая скорость лопастей должна быть в два раза меньше.
...и ещё "крыльчатка" - это индикатор силы ветра. Она может перестать реагировать на ветер из-за плохой смазки на оси вращения, а вы рассуждаете об использовании крыльчатки в качестве привода РЕДУКТОРА... (смешно и грустно)

[Jaja]

Слишком много трущихся деталей, только лишние потери на механику.

[FylhtqFylhtq]

Цитата   Тема старая
Возможно кто то еще до моего рождения задумывался о чем то подобном, я пытаюсь продвинуть эту конструкцию с 2012 года и пока ни одной успешной реализации не видел.
Цитата   По поводу ссылки - "направление вращения лопастей" указано неправильно, и описано неверно
Направление вращения указано стрелочками http://x-vint.ru/index4.html  рис 2, соотношение вращения 2/1, так правильно.
Цитата   ...и ещё "крыльчатка" - это индикатор силы ветра. Она может перестать реагировать на ветер из-за плохой смазки на оси вращения
В принципе сломать можно что угодно, http://x-vint.ru/index4.html  рис 11 крыльчатка составляет единое целое с корпусом редуктора и все это крепиться на ось посредством подшипника, что там должно ржаветь.
Цитата   Слишком много трущихся деталей, только лишние потери на механику.
Исключив редуктор мы потеряем возможность регулировать угол атаки лопасти http://x-vint.ru/index13.html  рисунок 3, и как следствие уменьшиться скорость вращения ветряка. Как известно мощность это произведение работы на скорость, так что убрав редуктор мы теряем в мощности.
С одной стороны редуктор требует каких то затрат энергии, любая зубчатая передача это потери, но с другой стороны увеличение скорости вращения, которую гарантирует редуктор, увеличит мощность ветряка. Я думаю применение редуктора оправдано.

[olloff]

...по поводу цитат из "какого-то" учебника ("как известно мощность это произведение", "редуктор требует каких то затрат", "любая зубчатая передача это потери")

FylhtqFylhtq, подуйте на свой редуктор... крутится? нет... а ведь сила ветра гораздо слабее чем энергичный выдох...(правда бесконечно продолжительнее, чем нахаляву и пользуются "потребители" ветряков)

...ещё комментарий в адрес ветряков и рис.5 в частности: "область А" основной производитель крутящего момента (а не шумелка), "область Б", своей большой площадью,  ловит скоростной напор (т.е. давление, когда скорость ветра падает), "область С" самая бесполезная часть, поэтому в идеале в ней устанавливают обтекатель со всеми кишками ветряка (генератор, редуктор и др.)

[Jaja]

FylhtqFylhtq тогда может стоит забить на цилиндрическую конструкцию и перейти на пропелерную? Впрочем получится классический ветряк. Под водой и большим течением твоя конструкция возможно будет работать, а вот при тихом ветре встанет клином.

[FylhtqFylhtq]

Цитата   ...по поводу цитат из "какого-то" учебника
По поводу цитат не понял.
Цитата   подуйте на свой редуктор... крутится?
Модели нет, сейчас это только теория.
Цитата   ...ещё комментарий в адрес ветряков и рис.5 в частности: "область А" основной производитель крутящего момента (а не шумелка)
Кончик лопасти обметает наибольшую площадь, движется с максимальной скоростью а значит подъемная сила максимальна. Но он испытывает максимальное лобовое сопротивление и вектор возникающей подъемной силы практически перпендикулярен плоскости вращения, а значит и полезная работа мала. Я попытался провести векторное сравнение различных конструкций здесь http://x-vint.ru/index11.html , насколько удачно судить Вам, статья от части провокационная, если можете прокомментируйте.
Цитата   а вот при тихом ветре встанет клином.
Наоборот, конструкция имеет высокий стартовый порог, так как может воспользоваться силой прямого давления ветра, в отличии от винта, который имеет низкий стартовый порог, и при слабом ветре вообще крутиться не будет.
Прикиньте сами, поставьте лист фанеры поперек потока при скорости ветра 1,5-2 м/с, и попробуйте ее удержать, может и не получиться, а винт при такой скорости вообще не работает.

[olloff]

Ну, нет модели - нет предмета для обсуждения...
(нет у нас взаимопонимания, сори)

[fant]

FylhtqFylhtq (15 Апрель 2017 - 16:34) писал:

Рассматриваем описанный выше винт, на рисунке 5 изображен вектор АБ длиной пять единиц под углом 7 градусов к вертикали. Длина вектора АБ 5 потому что быстроходность винта 5, угол 7 градусов потому что это среднее значение углов заклинения лопасти винта. В результате мы получили вектор полезной работы АС длиной 0,61.
Рассматриваем мою конструкцию, на рисунке 6 изображен вектор АБ длиной одна единица под углом 45 градусов к вертикали. Длина вектора АБ 1 потому что конструкция движется со скоростью ветра, угол 45 градусов потому что это среднее значение углов возникающей подъемной силы. В результате мы получили вектор полезной работы АС длиной 0,71.

1. Вы привели расчет векторов силы тяги, а утверждаете, что это векторы полезной работы. Некорректно...
Работу трогать не надо, лучше оперируйте мощностью, которая равна произведению толкающей силы на скорость.
Силы 0,61 и 0,71 отличаются незначительно (20%), а скорость лопасти у Вас в 5 раз меньше, чем у классического ветряка.
Соответственно, полезная мощность у Вас в 4 раза меньше. Полный аут...

2. Вы утверждаете, что угол заклинения лопасти классического ветряка необходимо менять при изменении скорости ветра. Но в этом нет необходимости, если одновременно с усилением ветра увеличивается скорость лопасти. Векторная картина сил при этом неизменна.
Вот по радиусу лопасти угол заклинения действительно должен быть переменным, что и наблюдается в действительности.

3. Проблема классического ветряка не в угле заклинения лопасти, а в том, что у скоростного ветряка с двумя - тремя лопастями очень малая рабочая площадь "крыльев" - около 5% от ометаемой площади. А КПД (КИЭВ) при этом - аж 40%.  
Каждая отдельная лопасть работает сверхэффективно, если учитывать только поток, реально взаимодействующий с лопастью.
Но ветроколесо в целом малоэффективно, поскольку большая часть ветрового потока пролетает мимо.
Огромное достоинство классического ветроколеса в высокой скорости движения лопасти. Вы в своём варианте ветряка это достоинство не используете.  Поэтому Вы обречены на низкий КИЭВ даже отдельной лопасти, и тем более, ветряка в целом.

4. Почему у классического ветряка, его полезная мощность не растёт пропорционально числу лопастей ?
Разговоры про то, что лопасти начинают мешать друг другу, дилетанство.
Хорошо известно, что крыльевая решётка создаёт почти вдвое большую аэродинамическую силу, чем одиночное крыло (Су = 3).
Так в чём же дело ?
Жуковский не дает толкового ответа на этот вопрос.  Потому что он не учитывает закрутку потока перед колесом.
А именно в закрутке потока вся засада.  
Кстати, как объяснить тот факт, что ветер, ещё не встретившись с препятствием, закручивается в сторону, противоположную вращению колеса ?  Нет ответа.
Каждая дополнительная лопасть усугубляет вредную закрутку потока перед колесом. В результате, лопасть взаимодействует не с перпендикулярным ветром (гафвинд), а с косым встречным ветром (бейдевинд). При таком угле ветра угол заклинения не может быть малым, а без этого прощай быстроходность и прощай высокий  КИЭВ.
Вот, если  избавиться от закрутки ветра перед рабочим колесом, то КИЭВ был бы много выше единицы, что собственно и наблюдается в так называемых турбинных ветряках, где помимо диффузоров, ускоряющих ветер, есть ещё спрямляющий аппарат на входе в рабочее колесо.

[FylhtqFylhtq]

Цитата   Вы привели расчет векторов силы тяги, а утверждаете, что это векторы полезной работы. Некорректно...

Согласен здесь не корректно.

Цитата   Силы 0,61 и 0,71 отличаются незначительно (20%), а скорость лопасти у Вас в 5 раз меньше, чем у классического ветряка. Соответственно, полезная мощность у Вас в 4 раза меньше. Полный аут...

Здесь прямого сравнения не получается, вот если рассмотреть винт, лопасть работает фрагментарно. То есть кончик лопасти движется с максимальной скоростью и обметает большую площадь, корень лопасти, напротив движется с минимальной скоростью и обметает маленькую площадь. В моей конструкции лопасть находиться на конце рычага и вся движется с максимально возможной скоростью, обметая при этом площадь большую чем обметает лопасть работая в винте. Лопасть винта движется перпендикулярно потоку и не может получить ни какой пользы от возникающей парусности, я имею ввиду эффект авторотации у вертолета или полет автожира. В моей конструкции лопасть движется не только перпендикулярно потоку но еще смещается по направлению возникающей подъемной силы ветра, это дает дополнительную энергию. Если вспомнить что мощность это произведение работы на скорость то станет ясно что скорость вращения у моей конструкции меньше но крутящий момент больше, и поэтому оценивать мощность двух конструкций только по скорости вращения не корректно.

Цитата   Вы утверждаете, что угол заклинения лопасти классического ветряка необходимо менять при изменении скорости ветра.

Имею в виду крутку лопасти, в зависимости от преобладающих ветрах винт делают быстроходным или тихоходным, ну и понятно что винт заточенный на определенную скорость ветра показывает гораздо низкие результаты на других скоростях.

Цитата   Огромное достоинство классического ветроколеса в высокой скорости движения лопасти. Вы в своём варианте ветряка это достоинство не используете.  Поэтому Вы обречены на низкий КИЭВ даже отдельной лопасти, и тем более, ветряка в целом.

Я думаю что КИЭВ моей конструкции будет не ниже чем у винта или у ротора Дарье, это конструкции одного типа, они используют подъемную силу ветра как движущую силу, отличаются только траекторией движения лопасти. У каждой медали две стороны. Чем меньше скорость лопасти относительно набегающего потока тем на больших углах атаки нам удастся удерживать поток от срыва, и соответственно больше возникающая подъемная сила. Высокие обороты это не только плюсы, в этой статье http://x-vint.ru/index12.html  Горелов Д.Н. что у скоростных роторов Дарье на скоростях 5-6 аэродинамические потери на траверзах доходят до 40%.
Основным преимуществом конструкции является высокий стартовый порог, она начнет устойчиво работать при малых скоростях ветра не доступных винтам, так же постоянный при любых скоростях ветра КИЭВ, в отличии от винта у которого плавающий КИЭВ.

Цитата   Почему у классического ветряка, его полезная мощность не растёт пропорционально числу лопастей ? Жуковский не дает толкового ответа на этот вопрос.

Жуковский вообще не рассматривает ни какой винт, у него идеальное ветроколесо, эта метафора таково колеса не бывает, оно имеет бесконечное количество очень тонких лопастей и вращается бесконечно быстро http://x-vint.ru/index11.html  рис 7-8. Вся теория строиться на уравнении Бернули (уравнении неразрывности), просто показано при каких условия можно снять максимум с потока, реальные винты вообще не обсуждаются.

[fant]

FylhtqFylhtq (01 Май 2017 - 13:20) писал:

Если вспомнить что мощность это произведение работы на скорость то станет ясно что...

Вы постоянно приводите это бессмысленное выражение...
Неужели Вы не понимаете, что пишите глупость ?

Немецкий физик Бетц, анализируя работу лопасти ветряной мельницы, приходит к выводу, что при умеренной быстроходности, равной всего трём единицам, эффективность отбора мощности (при движении перпендикулярно потоку ветра) в пятьдесят четыре раза превышает эффективность отбора мощности той же лопасти на попутном курсе.
У вас же, часть пути лопасть движется, как раз, попутно ветру, а ещё часть времени - встречно ветру.
Со всеми вытекающими.
Более-менее эффективно лопасть у Вас работает только на фронтальном участке и на тыловом.
Но, благодаря малой быстроходности, даже на этих (лучших) участках эффективность отбора мощности маловата.

Так что "рыбы" в вашем варианте ветряка не видно...

Чтобы доказать обратное Вам необходимо рассчитать тяговую мощность единичной лопасти при 12 положениях лопасти относительно воздушного потока и затем осреднить полученную мощность.

[FylhtqFylhtq]

Цитата   Вы постоянно приводите это бессмысленное выражение... Неужели Вы не понимаете, что пишите глупость ?

Мощность — физическая величина, равная отношению работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени.

Цитата   Немецкий физик Бетц, анализируя работу лопасти ветряной мельницы, приходит к выводу, что при умеренной быстроходности, равной всего трём единицам, эффективность отбора мощности (при движении перпендикулярно потоку ветра) в пятьдесят четыре раза превышает эффективность отбора мощности той же лопасти на попутном курсе.

Сейчас не понял, Вы имеете ввиду сравнение подъемной силы потока и прямого давления потока. Вот здесь я пытался обсудить этот вопрос http://www.rlocman.r...ead.php?t=20459 , мнения по поводу оценки были разные, тоже самое здесь http://x-vint.ru/index5.html .

Цитата   У вас же, часть пути лопасть движется, как раз, попутно ветру, а ещё часть времени - встречно ветру.

Когда лопасть движется навстречу потоку скорости складываются и подъемная сила ветра удваивается, а направление вектора подъемной силы, если усреднить, примерно такое же как и у винта, имею ввиду http://x-vint.ru/index11.html . Когда лопасть движется по направлению ветра то действительно ни какой пользы она не приносит, но в момент старта она обеспечивает высокий стартовый порог, который и не снился винту.

Цитата   Чтобы доказать обратное Вам необходимо рассчитать тяговую мощность единичной лопасти при 12 положениях лопасти относительно воздушного потока и затем осреднить полученную мощность.

Я не знаю как это сделать, для такого расчета одного направления вектора подъемной силы мало, надо знать его величину. Если пофантазировать то опираясь на работу Горелова Д.Н. http://x-vint.ru/index12.html   можно прикинуть коэффициент заполнения и представить себе размер лопасти, зная площадь лопасти и относительную толщину профиля как то прикинуть оптимальный угол атаки, подробней здесь http://x-vint.ru/index13.html ,  и только потом понять какова подъемная сила.
И если проводить такую работу для моей конструкции, в каком положении лопасть приносит какую пользу, стоит провести такую же работу и для винта. Лопасть у винта работает фрагментарно, со скоростью 5 движется только кончик лопасти, а у корня скорость грубо говоря 0, и не понятно надо усреднять скорость до 2,5 или привязывать скорость фрагмента лопасти к обметаемой площади и на этом основании оценивать эффективность.

[FylhtqFylhtq]

...

[fant]

Хвалебные песни ротору ветряка, который легко страгивается с места при ветре в 2 или даже в 1 м/с, меня не убеждают.  При таком слабом ветре полезная мощность ветряка - кошкины слёзы.
Более - менее приемлемая энергетика начинается со скорости ветра 4 м/с. А при такой скорости стартуют даже тонкие лопасти быстроходного ветряка с пологим углом заклинения.  
К тому же, не так уж сложно принудительно разогнать ветроколесо, когда подул свежий ветер. Не в этом засада.

Проблема в другом.
Одиночная лопасть ветряка более чем эффективно преобразует энергию ветра в полезную мощность, когда скорость лопасти в разы превышает скорость ветра.
Это справедливо и для горизонтальной оси вращения и для вертикальной.

Я уже упоминал результат расчета А.Бетца.
Для лопасти с быстроходностью в 3 единицы Бетц получил 54 кратное превосходство лопасти, движущейся перпендикулярно ветру над лопастью, движущейся в попутном направлении.
Известно, что КИЭВ крыла на попутном курсе равен 4/27 (14,8 %).  
Умножив 4/27 на 54, получаем КИЭВ быстроходной лопасти равный восьми (800 %).

Вы понимаете, о чем идет речь ?
Тяговая мощность крыльевой лопасти, окружная скорость которой всего лишь втрое больше скорости ветра, превышает располагаемую мощность омывающего потока в восемь раз !
Вот вам реальное и многократное превышение единичного КПД.
Но большинство спецов спокойно проходят мимо этого удивительного факта, не осознав его важности.

Однако, при увеличении числа лопастей, быстроходный режим осуществить, почему-то, не удаётся.
Так почему же ?
Причина потери быстроходности в закручивании воздуха перед колесом.
Но "ихний" Бетц и "наш" Жуковский это губительное закручивание потока даже не рассматривают.

А ведь, устранив закрутку потока, можно было бы сохранить быстроходность и, как следствие, сохранить сверхединичное преобразование мощности воздушной струи на ветроколесе с несколькими десятками лопастей.
Вот где основной резерв развития ветряной турбины.

Предвижу вопрос: откуда берётся избыточная энергия ?

А откуда вообще берётся энергия на вращающейся лопасти, мы разве знаем ?
Струя воздуха при взаимодействии с лопастью отклоняется, увеличивая тангенциальную составляющую потока.
Но весь объём воздуха, вошедший в колесо, должен обязательно выйти из колеса (закон неразрывности потока).
Стало быть, осевая составляющая скорости струи должна остаться неизменной.
Но, если осевая составляющая скорости струи остается неизменной, а тангенциальная (вращательная) составляющая увеличивается, то струя,  проходя через колесо, однозначно ускоряется ! ! !

Другими словами, струя, раскручивающая ветроколесо, не тормозится, отдавая колесу часть своей энергии, а напротив, разгоняется, наращивая свою кинетическую энергию.
В реальном эксперименте с многолопастным колесом  замеренный прирост скорости струи составляет  около 20 %.

Получается, что разгон ветроколеса происходит не за счет энергии струи, а за счёт какого-то другого источника энергии, благодаря которому и сама струя тоже разгоняется.

Вечный двигатель второго рода - в чистом виде, а мы, почему-то, его в упор не замечаем.

[Jaja]

Какое превышение КПД? Развернули крыло - выросло аэродинамическое сопротивление.

[fant]

На приведённых вами картинках указаны силы, действующие на самолетное крыло. Точнее, сила одна (аэродинамическая) , которую условно раскладывают на две проекции. Одна проекция - в плоскости движения крыла (сила сопротивления), другая - перпендикулярна плоскости движения (подъёмная сила).
На лопасть ветряка тоже действует одна сила, которую можно разложить на полезную силу тяги (в плоскости движения) и бесполезную силу, опрокидывающую лопасть. Она не полезна и не вредна, поскольку действует перпендикулярно направлению движения.  
Поймите, при нормальной постановке лопасти, не возникает никакой силы сопротивления. Возникает лишь сила тяги.
У ветряка с большим коэф. быстроходности угол атаки в районе 3 - 5 градусов. При этом сила тяги лопасти может быть в пять, а то и в десять раз меньше исходной аэродинамической силы, что конечно, плохо.
Но поскольку тяговая мощность - это сила тяги, умноженная на скорость лопасти, то минус перекрывается плюсом.
Сама же аэродинамическая сила пропорциональна квадрату скорости набегающего потока.
Значит, если скорость набегающего на лопасть ветра в десять раз больше истинной скорости самого ветра, то аэродинамическая сила на лопасти в СТО раз больше скоростного напора, действующего на неподвижную лопасть.
Отсюда и получаем многократное превышение тяговой мощности лопасти над располагаемой мощностью ветрового потока, омывающего лопасть.

Прикрепленные файлы

•  Лопасть по Мархаю.png   91,21К   3 Количество загрузок:
•  Лопасть ветряка.gif   4,03К   3 Количество загрузок:

[Jaja]

fant (21 Май 2017 - 23:43) писал:

Значит, если скорость набегающего на лопасть ветра в десять раз больше истинной скорости самого ветра,

Это как? Допустим хорошо, увеличили скорость и пропорционально упала сила тяги, где выигрыш? Можете показать расчет на конкретном примере?

[fant]

Допустим скорость ветра 10 м/с.
Сила давления на неподвижную пластину с площадью 1 кв. метр (скоростной напор) = (ρ• V^2)/2 = (1.2•100)/2 = 60 Н.
Располагаемая мощность потока с сечением 1 кв. метр  N = (ρ• V^3)/2 = (1.2•10^3)/2 = 600 Вт.

Лопасть с площадью 1 кв. метр движется в 3 раза быстрее ветра (U=30 м/с), строго перпендикулярно потоку воздуха.
Векторное сложение скоростей ветра и лопасти приводит к увеличению скорости вымпельного ветра до 31,6 м/с. W=(V^2+U^2)^0.5.
При таких условиях ветер дует на лопасть не перпендикулярно, а под углом 18,45 градуса.
Лопасть устанавливаем под углом b=10 градусов к линии движения лопасти.
Тогда угол атаки (угол вымпельного ветра к хорде лопасти) получается а = 8,45 градуса.

Если лопасть выполнена в виде желобка со стрелой прогиба 10%, то по диаграмме гентингенской аэродинамической лаборатории, коэффициент  подъемной силы Су = 1,4.
Отсюда сила, действующая на лопасть перпендикулярно хорде, равна Р = (ρ• W^2)/2 = (1.2•1000)/2 = 600 Н.
То есть сила на лопасти возросла в 10 раз.
Однако, это не сила тяги. Сила тяги - лишь проекция силы Р на направление движения (часть выигрыша из-за этого теряется)..
Рассчитаем силу тяги  T = P • sin b = 600 • 0.174 = 104 Н.

Тяговая мощность равна произведению силы тяги на скорость лопасти  N* = T • U = 104 • 30 = 3120 Вт.
В итоге, КПД быстроходной лопасти η = N*/N = 3120/600 = 5.2 (5200%).

Это значит, что лопасть, при скорости всего втрое больше ветра, вырабатывает впятеро больше энергии, в сравнении с реальной располагаемой энергией потока, омывающего лопасть.

А ведь скорость лопасти может и в десять раз превышать скорость ветра !
Тогда возможно десятикратное превышение мощности.
И всё - строго в соответствии с реальной аэродинамикой !

[Jaja]

Хочешь сказать, будет работать ? Я вот так и не понял, почему лопасть должна двигаться быстрее ветра? В каком месте происходит эта магия?

[fant]

Jaja (23 Май 2017 - 10:54) писал:

Я вот так и не понял, почему лопасть должна двигаться быстрее ветра? В каком месте происходит эта магия?

Разумеется, никому и ничего лопасть не должна. Но может...
Например, парусный катамаран может развивать скорость вдвое большую скорости ветра на курсе галфвинд (полветра). Колёсный буер разгоняется до трёх скоростей ветра, а ледовый буер может превысить скорость ветра в 4 - 5 раз, опять же на курсе галфвинд.. Концевая часть лопасти быстроходного ветряка опережает ветер более, чем в десять раз.  
Парус и лопасть - это близнецы - братья.
Другими словами, при движении перпендикулярно потоку воздуха или воды, крыло-лопасть, при правильной установке относительно ветра, способна сохранять положительное значение силы тяги, даже при многократном превышении скорости ветра.
Почему же тогда, КПД самого лучшего ветряка едва дотягивает до 40% ?
Потому, что быстроходность лопасти имеет место, только при малом числе лопастей (2 - 3).
И, несмотря на то, что каждая из двух (трёх) лопастей обеспечивает сверхединичное преобразование энергии потока, большая часть потока воздуха или воды бесполезно пролетает мимо лопастей.
А что же тогда мешает многократно увеличить число лопастей ветряка, и тем самым, заставить полезно работать каждую элементарную струйку потока в сечении ветроколеса ?
Мешает интенсивная заккрутка потока перед колесом ветряка, в результате которой лопасть обдувается не перпендикулярным ветром, а косым - встречным (курс бейдевинд).

Прикрепленные файлы

•  Вымпельный ветер.jpg   24,47К   7 Количество загрузок:

[Jaja]

Ну можно их друг за дружкой в ряд поставить. Что думаете о центробежных насосах? Там форма лопастей очень схожа с Вашей. Причем КПД некоторых экземпляров может достигать 95%
https://abc.vvsu.ru/...ys/page0026.asp