Вітряки німецької фірми KUKATE
Ці сторінки є неповним і вільним перекладом німецького сайту http://www.windenergie-technik-crome.de /
1. Витрата сировини та матеріалів для лопатей вітряка.
Теоретично, аеродинамічно оптимально розрахований профіль вітряного колеса широкий у корені (у осі обертання) і тонкий у кінчика.
Зверху зображено 14 перерізів 26 метрової лопаті від круглого в області осі аж до кінчика.
Перші 7 розрізів показують наочно неосяжний конструктивний об'єм центральної половини крила в порівнянні з конструктивним об'ємом зовнішньої половини крила, розрізи 7 - 14.
Причому між перерізами 0 – 5 взагалі відсутня аеродинаміка, а є «тільки» статика, яка забезпечує міцність і перехід до круглого фланця кріплення.
Витрата матеріалу та вага більше для центральної половини лопаті, ніж для зовнішньої половини.
2. Ефективна робоча площа ометанія.
Можна легко помітити під час розгляду кільця, що внутрішня половина кола займає лише одну чверть площі, отже й одержує лише чверть енергії від вітру, а зовнішня половина кола – заштриховане кільце малюнку – має утричі велику площу і отримує 3/4 енергії .
Внутрішня половина лопатей має у 8 разів більшу конструктивну масу, ніж зовнішня. Але не може забезпечити отримання навіть вищезгаданої чверті потужності з суто аеродинамічних причин (низька швидкість потоку).
3. Крутка
При проектуванні конкретного вітряка конструктор повинен керуватися 3 параметрами. Він повинен задатися, по-перше, швидкохідністю вітроколеса, по-друге, номінальною швидкістю, по-третє, кількістю крил. Як результат цьогорозміри лопаті та кути установки виходять оптимальними лише для конкретного поодинокого випадку.
Креслення внизу ілюструє зразкові перерізи профілю та кути установки вітряка діаметром 5 метрів із швидкохідністю 3.
Вектор швидкості вітру однаковий у всіх перетинах. Вектор кола швидкості зменшується до осі обертання. Тому крутка з просуванням до осі збільшується. Найбільшу крутку має внутрішня половина пропелера, найменшу – зовнішня.
Розроблена нами концепція лопатей має три відмінності від описаної вище теоретичної ідеальної конструкції.
- Хорда крила незмінна.
- Профіль крила немає крутки.
- Лопаті омітають зовнішні 75 відсотків усього кола вітроколеса.
Вітряна електростанція з лопатями з вологостійкої клеєної фанери, розтяжок та ферм.
Практичні випробування показали, що продуктивність вітроелетростанції буде максимальна, якщо оптимальний кут установки і хорда відповідають перерізу на 5/6 від радіусу (відповідає 2/3 довжини половинної лопаті).
Вітряк має здатність саморегуляції при великих швидкостях вітру.
Ставлення ометаної площі до площі лопат залежить від швидкохідності вітряка. У вітряках, які не мають примусового стартера, відношення повинно становити щонайменше 15%, щоб вони боролися за 2 – 3 м/с самостійно. При швидкохідності 3 або менше це завжди гарантовано.