Инж. В. Д. НИКОЛЬСКИЙ.
Сила ветра проявляет себя в давлении на предметы, встречающиеся на его пути. Использование этой силы относится к самым отдаленным временам, когда применение паруса в мореплавании открыло новую страницу в истории человеческой культуры.
Мы не имеем данных для того, чтобы установить время, когда был изобретен первый ветряной двигатель. Но, во всяком случае, он насчитывает за собой добрую тысячу лет. В Европе ветряные двигатели, заимствованные от арабов крестоносцами, стали распространяться с начала 12 века, при чем наружный вид их и внутреннее устройство почти без изменения прошли через века, сохранившись в «ветряках» и «млынах» на Украине.
Ветряные двигатели, состоявшие обыкновенно из горизонтального вала с четырьмя или шестью лопастями и устроенные так, что их можно было устанавливать против ветра, нашли, благодаря простоте своей конструкции, самое широкое применение в сельском хозяйстве, где ими пользуются для помола зерна. В Голландии с давних пор ветряные двигатели употребляются также для откачивания воды с земель, залитых морем (польдеров) и осушаемых болот.
В СССР, по данным на 1923 год, имелось около 200.000 ветряных мельниц, общей мощностью в 540.000 лош. сил. В 1914 году из общего урожая 3,4 миллиарда пудов на них было перемолото около 2 миллиардов. За границей ветряные двигатели почти совершенно исчезли, уступив место более надежным и сильным паровым и иным двигателям. Тем не менее, в последнее десятилетие и здесь появились новые мысли, способствовашие возрождению ветряных двигателей. Выяснилось прежде всего, что энергия, которую можно иметь от ветряного двигателя, не так уж мала, как это кажется на первый взгляд.
Измерения показали, что свежий ветер, дующий со скоростью 2,3 саж. в секунду, оказывает на 1 кв. саж. перпендикулярной к его направлению поверхности около 1,5 пудов давления, а сильный ветер, дующий со скоростью 7 саж. в секунду — около 10 пудов. О действии, которому подвергаются предметы со стороны ветра, дующего с силой урагана, не приходится говорить, — в этих случаях давление ветра достигает сотни пудов на 1 кв. сажень.
Новое слово в построении ветряных двигателей сказали американские конструкторы, создавшие около 40 лет тому назад оригинальный тип мощных и легких ветряных моторов, работающих даже при очень слабом ветре и в то же время не боящихся сильных его порывов, так как они имели устройство, автоматически ставившее крылья в безопасное положение от ветра. Кроме того, они имели приспособление — нечто вроде большого флюгера, автоматически устанавливавшее ветряной двигатель в наивыгоднейшее его положение. Американские ветряные двигатели делаются целиком из железа и имеют не шесть, а множество переставных железных лопастей, составляющих вместе довольнто значительную поверхность. Устантавливаются они обыкновенно на высоких решетчатых башнях и служат для подъема воды, вращения небольших мельниц и станков, а также для производства электрической энергии. В Южной Америке они имеются почти в каждом более или менее крупном хозяйстве; в одной Аргентине таких двигателей установлено более 40.000 штук.
Главным недостатком ветряного двигателя служит неравномерность развиваемой им силы, обуславливаемая непостоянством ветра. Может случиться так, что в самое нужное время ветер утихнет, двигатель остановится, и обслуживаемые им чашины станут. Для этого ветровые установки полезно соединять с каким-нибудь другим двигателем, работающим во время безветрия. Для этой же цели чаще всего пользуются батареей электрических аккумуляторов, заряжаемых во время работы ветрового двигателя и питающих во время остановки ветрового двигателя обслуживаемые им механизмы и осветительную сеть. Такие комбинированные ветро-электрические станции могут иногда оказаться не менее выгодными, чем гидравлические и тепловые установки.
Фиг. 1-ая (слева). Схема ветродвигателя с вертикальным валом и вертикальными полузакрытыми крыльями. Фиг. 2-ая. Схема «виндротора» Савониуса.
Много надежд возлагают сейчас на применение к ветровым двигателям ротора Флеттнера1) с таким успехом примененного в мореплавании. Ныне составлен проект постройки около Берлина огромных железных башен 200 метров высотой, с гигантскими ветровыми колесами и ротором, которые должны развивать мощность в несколько тысяч лошадиных сил.
В связи с о6щим развитием техники использования естественных источников энергии, в ряде стран обратили серьезное внимание на конструирование ветряных двигателей совершенно особого типа. Конструкторская мысль идет здесь по нескольким направлениям. Есть попытки вернуться к старым типам двигателей с вертикальным валом и вертикальными крыльями, половина которых закрыта полукруглым щитом (рис. 1). Достоинства таких двигателей в том, что он всегда готов к действию, т. к. закрывающий щит автоматически устанавливается по ветру. Минусом этого двигателя служит то обстоятельство, что одновременно используется лишь одна половина поверхности крыльев. Недавно во Франции одним изобретателем был составлен интересный проект ветряной турбины, состоящей из конического кожуха, установленного на высокой площадке и могущего при помощи рулевого оперения автоматически устанавливаться своим узким отверстием против ветра. Последний через это отверстие и через несколько кольцеобразных щелей врывается внутрь конуса и заставляет вращаться несколько (от 3 до 5) воздушных колес R, снабженных специальными направляющими аппаратами S. Сила вращения через зубчатую передачу и вертикальный вал передается на вал динамо-машины, установленной в закрытом помещении под ветряной вышкой.
Новый французский проект ветряной турбины.
Еще интереснее и, кажется, практичнее изобретенный в 1924 году финл. инж. Савониусом ветряной мотор, названный им «виндротором» (см. рис. на пред. стр.). Схема его чрезвычайно проста: двигатель состоит из двух полуцилиндрических кусков, сдвинутых один относительно другого на половину диаметра и укрепленных на общем валу. Сверху и снизу эти полуцилиндры скреплены двумя плоскими дисками. Действие этого двигателя заключается в том, что ветер, ударяя на согнутую сторону крыла, отчасти отбрасывается назад, увеличивая тем эффект вращения. Двигатели эти не нуждаются ни в каком направляющем аппарате, просты по конструкции и развивают значительную силу. В СССР разработкой теории и практики ветряных двигателей занят Центральный Аэро-Гидродинамический Институт в Москве (ЦАГИ), давший уже много ценного в этой области. Здесь мы, также, как и в других отраслях научно-технического творчества последнего времени, сумели сказать свое слово.
В. Д. Н-ский.
1) Принцип ротора следующий: если в потоке воздуха с определенной быстротой вращать длинный легкий барабан, то последний, благодаря отклонению встречных воздушных струй, получит боковое движение. Как выяснили опыты, два таких больших ротора могут вполне заменить на судне существовавшие там паруса.
