Синица в руках

1 -- классическая теория

2 -- теория Сабинина

3 -- эксперимент

Выпущенная вскоре после окончания ВОВ книга Фатеева "Ветродвигатели и ветроустановки" стала энциклопедией ветроэнергетика (позже была выпущена и "Поваренная книга ветроэнергетика"). В книге, в частности, были изложены наиболее важные теоретические аспекты отрасли; аэродинамика, типы конструкций ветряков, экспериментальные и расчётные методики определения их параметров, системы регулирования числа оборотов и мощности, системы установки на ветер, расчёты нагрузок, сведения из метеорологии и основы анеморазведки. Были подробно изложены теории ветряка, включая теорию Сабинина. Там же было приведено сравнение теории с экспериментом, проведённое самим Сабининым (картинка слева).

Из графика видно, что теория Сабинина приводит к большему расхождению с практикой, чем классическая. Фатеев изящно выходит из этого щепетильного положения тем, что утверждает, что экспериментальные точки являются средним между двумя теориями. Во-первых, это не так. Во-вторых, в наиболее важной части высоких относительных скоростей (ось Z) теория Сабинина даёт завышенный результат. При этом расчётная величина (относительный момент М) является полезным выходом машины, и она получается выше реальной. Такая методика должна быть признана некорректной, поскольку спроектированная на её основе машина будет заведомо обладать характеристиками худшими, чем заложенные в техническое задание. Правильная методика напротив занижает полезный выход; как общепринятое практикуется так называемый консервативный подход. Всем известным примером такого подхода является запас прочности, который в середине ХХ века иногда без смущения брали равным 10, а то и более. Прочнистов того времени можно было понять -- они не умели считать малоцикловую усталость, а вероятность того, что треснет пополам здоровенное бревно, невелика.

Теория Сабинина мало того, что представляла собой поток вздора, она ещё и под монастырь могла подвести при проектировании. Тем не менее, Сабинин твёрдо держался за неё и другим велел. Тоже самое было и с его системой стабилизации. Своё, оно ближе к телу, что можно понять, но в отсутствии здоровой конкуренции и при самодурном руководстве такая любовь ничего хорошего не породит. Однако, надо отдать должное научной честности Сабинина -- он не фальсифицировал результаты экспериментов и не противился их публикации. Что же касается расчётов, то у аэродинамиков тоже есть свой запас прочности. Конечно, 10 раз они никогда не брали, но в то время процентов 10 было в запасе наверняка.

Кроме теоретической части, в книге содержалась также практическая, с примерами реальных ветряков и с рекомендациями по их монтажу, техническому обслуживанию и эксплуатации. Один пример я уже привёл, хочется привести ещё один.

Ветряная мельница ВИМЭ Д-16.

В начале войны Фатеев, как сотрудник ВИМЭ, работал в Чувашии, модернизировал старые ветряные мельницы. В том числе, устанавливал на них крылья обтекаемой формы. Оказалось, что таким образом можно повысить производительность мельниц в два - три раза (вполне ожидаемо). В ВИМЭ под руководством Фатеева были разработаны упрощённые цельнодеревянные ветряные мельницы различных конструкций. В условиях войны и послевоенного восстановления, при отсутствии машин, топлива, электричества, тягловой силы, да и просто людей, такой агрегат был востребован. Мельницы строились в лесостепной зоне, в Рязанской, Курской, Киевской и других областях. Изготавливались они непосредственно на месте, из подручных материалов по чертежам ВИМЭ.

Мельница Д-16 (на рисунке справа) наиболее продвинутый вариант из этой серии, была построена чуть ли не в единственном экземпляре, в деревне Колонщино, Киевской области. Вот её основные характеристики:

• Диаметр ветроколеса -- 16 метров
• Число крыльев -- 4
• Ширина крыльев -- 2 метра
• Мощность на валу ветроколеса при скорости ветра 8 м/с -- 25 л.с. (18 кВт)
• Число оборотов ветроколеса при V=8 м/c -- 26 об/мин

Год издания книги 1948-й. Через год в СССР произойдёт испытание атомной бомбы. И в тоже самое время в стране изготавливаются деревянные мельницы XVIII века. Что поделать, объективная необходимость. Бомба не устранила соху. Чертёж масляного подшипника (внизу) произвёл на меня неизгладимое впечатление. Я привык считать, что такой подшипник должен изготавливаться с микронными точностями, а его эксплуатация требует мощных насосов и многие тонны минерального масла. Тут, похоже, обходились подсолнечным или дёгтем и самотёком. Правда, автор пишет, что вместо такого лучше использовать роликовый, тоже деревянный, разумеется, но он сложнее в изготовлении.

Передний подшипник главного вала ветряной мельницы.

Рассказывая об опыте эксплуатации мельниц, Фатеев помимо прочего пишет следующее:

"Следует полагать, что испытанные ветряные мельницы работали с низким коэфициентом эксплоатации не потому, что были слабые ветры, а потому, что не был использован полностью суточный ход рабочих скоростей ветра. Очевидно, в обязанности механиков не входила работа в ночные часы, когда был ветер достаточной  силы".

Отказ от журавля в небе лишил и синицы в руках. Как говорится, если ты отказываешься от свободы, то и бутерброд тебе тоже не положен, ты и без него никуда не денешься. Малая ветроэнергетика не имела никаких перспектив без автоматизации, о которой и речи быть не могло, при тогдашнем техническом уровне. К тому же, уходило на покой поколение учеников Жуковского. Новые поколения уже не были способны к созданию чего-то принципиального нового. Не было у них для этого... дерзости, что ли. Их дрессировали на другое. Так что, на мельнице ВИМЭ-Д-16 можно смело закончить рассказ о советской ветроэнергетике, поставив на ней жирную точку.

Назад

К оглавлению

Вперёд