Что такое ветряк 🚩 Разное

Инструкция

В литературе вы часто можете встретить слово «ветряк» применительно к ветровым мельницам. Действительно, ветряные мельницы были самыми первыми ветродвигателями, использующими принцип преобразования энергии.

Ветряки также применялись и применяются в настоящее время для подъема воды из скважин и колодцев. Оросительные водоподъемники имеют небольшие ветряки. Водоподъемные ветровые установки для артезианских скважин могут иметь довольно внушительные размеры — их многолопастные ветровые колеса часто достигают в диаметре нескольких десятков метров.

Особенно широкое распространение получили ветровые электростанции. Вы наверняка слышали о гигантских ветровых электростанциях Голландии, занимающих целые поля и даже заходящих в прибрежную зону моря. Они состоят из большого количества ветряков с электрогенераторами, соединенными в общую сеть.

Принцип ветровой электростанции прост. Ось ветряка непосредственно или через систему передач соединяется с осью электрического генератора (динамо-машины). Снимаемое с генератора напряжение направляется в сеть потребителя или на зарядку аккумуляторов.

Ветровые электростанции могут быть и довольно небольшими, предназначенными для электроснабжения дачного участка или частного дома. Бывают даже мобильные варианты таких устройств, применяемые в экспедициях или туристических походах.

Конструкции ветряков очень разнообразны. Описанный выше ветряк с горизонтальной осью, часто применяемый в ветряных мельницах, обычно имеет от двух и более лопастей, но может состоять и из одной, оснащенной противовесом. Лопасти ветряка иногда называют крыльями или махами. Они тоже могут отличаться по конструкции. Даже у старинных ветряных мельниц можно встретить махи, сконструированные как щелевое крыло. У некоторых ветряков лопасти гибкие, изготовленные по принципу паруса.

Ветряк с горизонтальной осью имеет ветровое колесо, мачту, на которой он монтируется, и оперение. Последнее разворачивает ветровое колесо осью вдоль ветра. Есть такие установки без оперения (например, с вертикальной осью).

Ветряки с вертикальной осью иногда называют виндроторами. Их действие основано на различии сил воздушного сопротивления у вогнутых и выпуклых поверхностей. Интересно, что первые такие устройства применялись на Востоке в качестве водоподъемников. Их ротор состоял из парусов. Причем попутный ветер наполнял и толкал лопасти, а встречный складывал, уменьшая их сопротивление.

Привлекательность ветряков заключается в том, что они используют бесплатную энергию ветра. Такие устройства не загрязняют воду и воздух продуктами горения, не потребляют кислород. Поэтому их рассматривают как альтернативный и экологически чистый способ получения энергии.

Есть у ветряков и недостатки. Большие ветровые колеса представляют угрозу для птиц. Для получения большого количества электроэнергии требуется задействовать под ветроэлектростанцию большую земельную площадь. Ветра дуют с переменной скоростью, что делает получаемую от ветряка энергию нестабильной. Последняя проблема разрешима, если часть энергии использовать для зарядки аккумуляторов.

Ветряная мельница — Википедия

Ветряная мельница (ветряк) — аэродинамический механизм, который выполняет механическую работу за счёт энергии ветра, улавливаемой крыльями мельницы^[1][2]. Наиболее известным применением ветряных мельниц является их использование для помола муки.

На протяжении долгого времени ветряные мельницы, наряду с водяными мельницами, были единственными машинами, которые использовало человечество. Поэтому применение этих механизмов было различным: в качестве мукомольной мельницы, для обработки материалов (лесопилка) и в качестве насосной или водоподъемной станции.

«Классическая» ветряная мельница с горизонтальным ротором и удлиненными четырёхугольными крыльями является широко распространенным элементом пейзажа в Европе, в ветреных равнинных северных регионах, а также на побережье Средиземного моря. Для Азии характерны другие конструкции с вертикальным размещением ротора.

С развитием в XIX веке паровых машин мельницы постепенно вышли из употребления.

Китайская мельница

Горизонтальные и вертикальные мельницы[править | править код]

Первые практические ветряные мельницы имели паруса, которые вращались в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси^[3]. Согласно Ахмаду Й. аль-Хасану, эти ветряные мельницы-панемоны были изобретены в восточной Персии, или Хорасане, как записано персидским географом аль-Истахри в IX веке^[4][5].

Первые мельницы изготавливались из шести-двенадцати парусов, покрытых тростниковым матом или тканевым материалом. Эти ветряные мельницы использовались для измельчения зерна или сбора воды и весьма отличались от более поздних европейских вертикальных ветряных мельниц. Ветряные мельницы широко использовались на Ближнем Востоке и в Центральной Азии, а затем распространились оттуда в Китай и Индию

[6]. Подобный тип горизонтальной ветряной мельницы с прямоугольными лопастями, используемый для орошения, также можно найти в Китае тринадцатого века (во времена династии Чжурчжэнь на севере), который стал строиться после путешествий Елюя Чуцая в Туркестан в 1219 году^[7].

Горизонтальные ветряные мельницы были построены в небольших количествах в Европе в течение XVIII и XIX веков^[3], например, мельница Фаулера в Баттерси в Лондоне и мельница Хупера в Маргейте в Кенте. Эти ранние современные примеры, по-видимому, не находились под непосредственным влиянием горизонтальных ветряных мельниц, создаваемых на Среднем и Дальнем Востоке, а были независимыми изобретениями европейских инженеров

[8].

Из-за отсутствия доказательств среди историков возникают споры о том, инициировали ли горизонтальные ветряные мельницы на Ближнем Востоке первоначальное развитие европейских ветряных мельниц^{[9][10][11][12]}. В северо-западной Европе горизонтальная ось или вертикальная ветряная мельница, как полагают, датируется двенадцатым и тринадцатым веками в треугольнике северной Франции, восточной Англии и Фландрии

[13].

Самое раннее упоминание о ветряной мельнице в Европе (предположительно вертикального типа) датируется 1185 годом в бывшей деревне Уидли в Йоркшире, которая находилась на южной оконечности Уолда с видом на устье реки Хамбер^[14]. Также был найден ряд более ранних, но менее определенно датированных, европейских источников двенадцатого века, упоминающих ветряные мельницы^[15]. Эти самые ранние мельницы были использованы для измельчения зерновых^[16].

Античность[править | править код]

Существует много версий от том как и где появились ветряные мельницы, но чаще всего утверждают что древнейшие мельницы были распространены в Вавилоне, о чём свидетельствует кодекс царя Хаммурапи (около 1750 до н. э.). Описание орга́на, приводившегося в действие ветряной мельницей, — первое документальное свидетельство использования ветра для приведения механизма в действие. Оно принадлежит греческому изобретателю Герону Александрийскому, I век н. э. Персидские мельницы описываются в сообщениях мусульманских географов в IX в., отличаются от западных конструкцией с вертикальной осью вращения и перпендикулярно расположенными крыльями, лопатками или парусами

[17].

Колесо обозрения инженера Герона Александрийского в римском Египте первого века является самым ранним известным примером использования колеса с приводом от ветра для питания машины^[18][19]. Другим ранним примером ветряного колеса был молитвенный барабан, который использовалось в Тибете и Китае с четвертого века

[20].

Персидская мельница имеет лопасти на роторе, расположенные аналогично лопаткам гребного колеса на пароходе и должна быть заключена в оболочку, закрывающую часть лопаток, иначе давление ветра на лопасти будет одинаковым со всех сторон и, так как паруса жестко связаны с осью, мельница не будет вращаться.

Ещё один вид мельниц с вертикальной осью вращения известен как китайская мельница или китайский ветряк. Конструкция китайской мельницы значительно отличается от персидской использованием свободно поворачивающегося, независимого паруса.

Средневековье[править | править код]

Средневековая иконография ясно показывает распространённость ветряных мельниц во многих странах Европы.

Ветряные мельницы с горизонтальной ориентацией ротора известны с 1180 г. во Фландрии, Юго-Восточной Англии и Нормандии.^[21] В XIII веке в Священной Римской империи появились конструкции мельниц, в которых всё здание поворачивалось навстречу ветру. Такое положение дел было в Европе вплоть до появления двигателей внутреннего сгорания и электрических двигателей в XIX веке. Водяные мельницы были распространены в основном в горных районах с быстрыми реками, а ветряные — в равнинных ветреных местностях.

Мельницы принадлежали феодалам, на чьей земле они располагались. Население было вынуждено искать так называемые принудительные мельницы для помола зерна, которое было выращено на этой земле. В совокупности с плохой дорожной сетью это вело к локальным экономическим циклам, в которые были вовлечены мельницы. С отменой запрета, население стало в состоянии выбирать мельницу по своему усмотрению, таким образом стимулируя технический прогресс и конкуренцию.

Ветряная мельница в суздальском Музее деревянного зодчества

Новое время[править | править код]

В конце XVI века в Нидерландах появились мельницы, у которых навстречу ветру поворачивалась только башня.

В странах Южной Европы (Испания, Португалия, Франция, Италия, Балканы, Греция), строились типичные мельницы-башни, с ровной конической крышей и, как правило, фиксированной ориентацией. Когда в XIX веке произошёл общеевропейский экономический скачок, наблюдался и серьёзный рост мельничной промышленности. С появлением множества независимых мастеров произошёл единовременный рост числа мельниц.

До конца XIX века ветряные мельницы были в огромном количестве распространены по всей Европе — там, где ветер был достаточно силён. В основном они строились в ветреных северных областях Европы, в значительной части Франции (где имелось около 8700 ветряных мельниц в 1847 году), Нидерландах (от 6 до 8 тыс. мельниц в 1750 году), Великобритании, Германии (18242 мельницы в 1895 году), Польше, Прибалтике, во многих регионах России, Скандинавии, странах Южной Европы

[22].

1. ↑ Mill definition (неопр.). Thefreedictionary.com. Дата обращения 15 августа 2013.
2. ↑ Windmill definition stating that a windmill is a mill or machine operated by the wind (неопр.). Merriam-webster.com (31 августа 2012). Дата обращения 15 августа 2013.
3. ↑ ^{1 2} Wailes, R. Horizontal Windmills. London, Transactions of the Newcomen Society vol. XL 1967-68 pp 125—145
4. ↑ Ahmad Y Hassan, Donald Routledge Hill (1986). Islamic Technology: An illustrated history, p. 54. Cambridge University Press. ISBN 0-521-42239-6.
5. ↑ Klaus Ferdinand, «The Horizontal Windmills of Western Afghanistan, » Folk 5, 1963, pp. 71-90.
6. ↑ Donald Routledge Hill, «Mechanical Engineering in the Medieval Near East», Scientific American, May 1991, p. 64-69. (cf. Donald Routledge Hill, Mechanical Engineering)
7. ↑ Needham, Volume 4, Part 2, 560.
8. ↑ Hills, R L. Power from Wind: A History of Windmill Technology. Cambridge University Press. — 1993.
9. ↑ Farrokh, Kaveh (2007), Shadows in the Desert, Osprey Publishing, с. 280, ISBN 1-84603-108-7 
10. ↑ Lynn White Jr. Medieval technology and social change (Oxford, 1962) p. 86 & p. 161—162
11. ↑ Lucas, Adam (2006), Wind, Water, Work: Ancient and Medieval Milling Technology, Brill Publishers, с. 106–7, ISBN 90-04-14649-0 
12. ↑ Bent Sorensen (November 1995), «History of, and Recent Progress in, Wind-Energy Utilization», Annual Review of Energy and the Environment Т. 20 (1): 387–424, DOI 10.1146/annurev.eg.20.110195.002131 
13. ↑ Braudel, Fernand. Civilization and Capitalism, 15th–18th Century, Vol. I: The Structure of Everyday Life (англ.). — University of California Press (англ.)русск., 1992. — P. 358. — ISBN 9780520081147.
14. ↑ Laurence Turner, Roy Gregory. Windmills of Yorkshire (неопр.). — Catrine, East Ayrshire: Stenlake Publishing, 2009. — С. 2. — ISBN 9781840334753.
15. ↑ Lynn White Jr., Medieval technology and social change (Oxford, 1962) p. 87.
16. ↑ Sathyajith, Mathew. Wind Energy: Fundamentals, Resource Analysis and Economics (англ.). — Springer Berlin Heidelberg, 2006. — P. 1—9. — ISBN 978-3-540-30905-5.
17. ↑ Ахмад аль-Хасан, Дональд Хилл, Технологии исламского мира. Иллюстрированная история, 1986, Cambridge University Press, P. 54F, ISBN 0-521-42239-6
18. ↑ Dietrich Lohrmann, «Von der östlichen zur westlichen Windmühle», Archiv für Kulturgeschichte, Vol. 77, Issue 1 (1995), pp. 1-30 (10f.)
19. ↑ A.G. Drachmann, «Hero’s Windmill», Centaurus, 7 (1961), pp. 145—151
20. ↑ Lucas, Adam. Wind, Water, Work: Ancient and Medieval Milling Technology (англ.). — Brill Publishers (англ.)русск., 2006. — P. 105. — ISBN 90-04-14649-0.
21. ↑ Дитрих Лорман, Ветряная мельница от восточного типа к западному архивы истории культуры, Том 77, № 1 (1995), p. 1-30 (18ff.)
22. ↑ Wind powered factories: history (and future) of industrial windmills
23. ↑ «Ветряная мельница» Ханса Кристиана Андерсена на сайте az.lib.ru

Ветряной двигатель: конструкция и применение

Рост производства энергии за счет использования не возобновляемых природных ресурсов ограничен порогом, за которым стоит полная выработка сырья. Альтернативная энергетика, включая ветрогенерацию энергии, обеспечит снижение нагрузки на среду обитания.

Движение любой массы, в том числе и воздушной, порождает энергию. Ветряной двигатель преобразует кинетическую энергию воздушного потока в механическую. Это устройство основа ветроэнергетики, альтернативного направления в использовании природных ресурсов.

к содержанию ↑

Эффективность

Оценить энергетическую эффективность агрегата определённого типа и конструкции, сравнить её с показателями подобных двигателей довольно просто. Необходимо определить коэффициент использования энергии ветра (КИЭВ). Рассчитывается он как отношение мощности, полученной на валу ветродвигателя, к мощности ветрового потока, действующего на поверхность ветроколеса.

Коэффициент использования энергии ветра для различных установок составляет от 5 до 40%. Оценка будет неполной без учёта затрат на проектирование и строительство объекта, количества и стоимости генерируемой электроэнергии. В альтернативной энергетике срок окупаемости затрат на ветродвигатель является важным фактором, но также обязателен учёт полученного экологического эффекта.

к содержанию ↑

Классификация

Ветродвигатели по принципам использования выработанной энергии делятся на два класса:
• линейные;
• циклические.

к содержанию ↑

Линейного типа

Линейный или мобильный ветродвигатель преобразует энергию потока воздуха в механическую энергию движения. Это могут быть парус, крыло. С инженерной точки зрения это не ветродвигатель, а движитель.

к содержанию ↑

Циклического типа

В циклических двигателях сам корпус неподвижен. Потоком воздуха вращаются, совершая циклические движения, его рабочие части. Механическая энергия вращения наиболее подходит для выработки электричества, универсального вида энергии. К циклическим ветродвигателям относят ветроколеса. Ветроколеса начиная от древних ветряных мельниц кончая современными ветроэнергетическими установками, различаются по конструкционным решениям, по полноте использования силы воздушного потока. Устройства делятся на быстроходные и тихоходные, а также по горизонтальному или вертикальному направлению оси вращения ротора.

к содержанию ↑

Горизонтальные

Ветродвигатели с горизонтальной осью вращения называют крыльчатыми. На вале ротора закрепляются несколько лопастей (крыльев) и маховик. Сам вал расположен горизонтально. Основные элементы устройства: ветроколесо, головка, хвост и башня. Ветроколесо монтируется во вращающейся вокруг вертикальной оси головке, в которой крепится вал двигателя, размещаются передаточные механизмы. Хвост исполняет роль флюгера, разворачивая головку с ветроколесом против направления потока ветра.

При высоких скоростях перемещения потоков воздуха (15 м/с и выше) рационально применение быстроходных горизонтальных ветродвигателей. Двух, трёх лопастные агрегаты от ведущих производителей обеспечивают КИЭВ 30%. Самостоятельно изготовленный ветродвигатель имеет коэффициент использования воздушного потока до 20%. Эффективность работы устройства зависит от тщательного расчёта и качеством изготовления лопастей.

Крыльчатые ветродвигатели и ветроустановки обеспечивают высокую скорость вращения вала, что позволяет передать мощность непосредственно на вал генератора. Существенным недостатком является, что при слабом ветре подобные ветряные двигатели не будут работать вообще. Существуют проблемы запуска при переходе от безветрия к усилению ветра.

Тихоходные горизонтальные двигатели имеют большее количество лопастей. Значительная площадь взаимодействия с воздушным потоком делает их более эффективными при слабых ветрах. Но установки обладают значительной парусностью, что требует принятия мер по их защите от порывов ветра. Лучший показатель КИЭВ 15%. В промышленных масштабах такие установки не используются.

к содержанию ↑

Вертикальные карусельного типа

В подобных устройствах на вертикальной оси колеса (роторе) устанавливаются лопасти, принимающие поток воздуха. Корпус и система заслонок обеспечивает попадание ветрового потока на одну половину ветроколеса, полученный результирующий момент приложения сил обеспечивает вращение ротора.

По сравнению с крыльчатыми агрегатами карусельный ветродвигатель вырабатывает больший момент вращения. При увеличении скорости потока воздуха он быстрее выходит на рабочий режим (по силе тяги), стабилизируется по оборотам вращения. Но такие агрегаты тихоходны. Для преобразования вращения вала в электрическую энергию требуется специальный генератор (многополюсный), способный работать на малых оборотах. Генераторы подобного типа мало распространены. Применение системы редукторов ограничено низким КПД.

Карусельный ветродвигатель проще эксплуатировать. Сама конструкция обеспечивает автоматическое регулирование числа оборотов ротора, позволяет отслеживать направление ветра.

к содержанию ↑

Вертикальные: ортогональные

Для большой энергетики наиболее перспективны ортогональные ветродвигатели и ветроустановки. Диапазон использования подобных агрегатов, по скорости ветра, от 5 до 16 м/с. Вырабатываемая ими мощность доведена до 50 тыс. квт. Профиль лопасти ортогональной установки подобен профилю крыльев самолёта. Чтобы крыло начало работать надо подать на него поток воздуха, как во время разбега самолёта при взлёте. Ветродвигатель тоже надо предварительно раскрутить, затратив энергию. После выполнения этого условия установка переходит в режим генератора.

к содержанию ↑

Выводы

Энергия ветра один из наиболее перспективных возобновляемых источников энергии. Опыт промышленного использования ветродвигателей и ветроустановок показывает, что эффективность зависит от размещения ветрогенераторов в местах, с благоприятными воздушными потоками.  Использование современных материалов в конструкциях агрегатов, применение новых схем генерации и накопления электроэнергии обеспечит дальнейшее повышение надёжности и энергоэффективности ветродвигателей.

Оцените статью:

Загрузка…

Поделитесь с друзьями:

ветряк — это… Что такое ветряк?

ветряк — ветрянка, ветряная мельница, мельница, двигатель, ветродвигатель Словарь русских синонимов. ветряк см. ветряная мельница Словарь синонимов русского языка. Практический справочник. М.: Русский язык …   Словарь синонимов

ВЕТРЯК — ВЕТРЯК, ветряка, муж. 1. Ветряный двигатель (тех.). 2. Ветряная мельница (обл.). Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 …   Толковый словарь Ушакова

ВЕТРЯК — ВЕТРЯК, а, муж. (разг.). 1. Ветряной двигатель. 2. Ветряная мельница. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 …   Толковый словарь Ожегова

ветряк — В прошлом ветряная мельница с лопастями, которые вращались под действием ветра, ныне используется для получения электроэнергии …   Словарь по географии

Ветряк — Термин ветряк может относиться к следующим понятиям: Ветрогенератор Ветряная электростанция Ветроэнергетика Ветряная мельница Ветряк топоним: Ветряк посёлок в Брасовском районе Брянской области Ветряк посёлок в Нестеровском районе Калининградской …   Википедия

Ветряк — м. разг. 1. Ветряная мельница. 2. то же, что ветродвигатель Толковый словарь Ефремовой. Т. Ф. Ефремова. 2000 …   Современный толковый словарь русского языка Ефремовой

ветряк — ветряк, ветряки, ветряка, ветряков, ветряку, ветрякам, ветряк, ветряки, ветряком, ветряками, ветряке, ветряках (Источник: «Полная акцентуированная парадигма по А. А. Зализняку») …   Формы слов

ветряк — ветр як, а …   Русский орфографический словарь

ветряк — а; м. Разг. 1. = Ветродвигатель. 2. Ветряная мельница …   Энциклопедический словарь

ветряк — майка …   Воровской жаргон

ветряк — а/; м.; разг. 1) = ветродвигатель 2) Ветряная мельница …   Словарь многих выражений