Механика сплошных вторников

Пас.., пас.., пассажиры, не забывайте паспорта и пассатижи.

На голубых экранах

Mod-1, на Бугре Ховарда.
Из архива НАСА.

Конкуренция благо, поэтому параллельно проекту Mod-0 развивался проект Mod-1 с другими подрядчиками. Главным выбрали космическое подразделение компании "Дженерал Электрик" (General Electric Company's Space Division), ДжиИ, как её у нас теперь называют на американский манер, а та подрядила на изготовление лопастей "Боинг" (Boeing Engineering and Construction Company). Ветряк установили в местности под названием Бугор Ховарда (Howard's Knob) в Северной Каролине. Не знаю, повлияло ли как-то название на выбор площадки, или же строители руководствовались исключительно данными ветроразведки, но получилось хорошо. Техзадание для обоих проектов, по всей видимости, мало различалось. Основное отличие состояло в мощности, Mod-1 был в десять раз мощнее Mod-0, став самым мощным на тот момент ветрогенератором в мире, 2 мегаватта до него ещё никто не развивал. Mod-1 выходил на максимум при скорости ветра 11 м/c, см. график внизу.

Кривая мощности Mod-1. Из архива НАСА.

Для такой высокой мощности и крылья нужны длинные. В 1970 году самым большим самолётом Боинга стала модель 747, выпускаемая и в наши дни (с модификациями, разумеется). Может показаться удивительным, но размах крыльев Боинг-747 и Mod-1 совпал с точностью до метра. Однако конструктивно они сильно отличались друг от друга.

Сравнение Боинг-747
и Mod-1.

Проектирование лопастей началось после того, когда всё остальное в основном уже прорисовалось, поэтому проектировщики творили в строгих рамках дозволенного. Ограничения, в первую очередь, касались массы, но также и геометрии, и, разумеется, производительности, но самыми критичными из ограничений мне представляются временные. Делать лопасть ветряка такой же широкой и жёсткой, как крыло самолёта, не было нужды, поэтому разработчики стремились упростить конструкцию, но не успели пройти весь необходимый путь. Внутренность самолётного крыла состоит из множества продольных и поперечных балок, перегородок и рёбер жёсткости. В Локхиде перенесли этот дизайн на Mod-0 с минимальными изменениями, в Боинге же взялись устранить детали, оказавшиеся лишними. Решено было оставить основной несущий элемент, балку, протянутую вдоль всей лопасти, лонжерон, по-самолётному говоря, а всё остальное свести к минимуму, к оболочке. Рассмотрели восемь вариантов с различной конфигурацией лонжерона и материалами для изготовления лопасти. Рассматривали тщательно, проводили серьёзные компьютерные расчёты на конечно-элементных моделях, что заняло немало времени. Остановились на варианте стальной лопасти с монококовым (оболочечным) лонжероном эллиптической формы и тонкостенной оболочечной же выходной кромкой (на чертеже внизу).

Лопасть Mod-1 в сечении. Из архива НАСА.

Следующим логичным шагом мог бы стать переход к лонжерону в форме лопасти, то есть к монококовой лопасти, но до него на этот раз не дошли -- следующего шага просто не было. Такой переходный момент в эволюции техники обычно не фиксируется в готовом изделии, чем и любопытна эта лопасть. Казалось бы, между самолётным крылом и лопастью Хюттера один шаг, но это не так, между ними ещё несколько маленьких шажков. Глаз у камбалы не сразу перескочил на другую сторону.

Поучительным моментом в этом примере также представляется и демонстрация работы проектного менеджмента в области создания новых продуктов, системы уже полностью сформировавшейся в США в 70-е годы. Проектирование при такой системе управления происходит не до появления первого работоспособного продукта, как это было в прошлом, и не до тех пор пока не будет достигнуто совершенство, как это бывает у непризнанных гениев, но до строго указанного времени -- дедлайна. Чтобы удовлетворить этому требованию, необходимо твёрдо знать производительность персонала, произвести расчёт трудозатрат и запланировать последовательность работ. При таком управлении разработками продукт в результате не всегда получается высококачественным, зато получается всегда, если, конечно, проект не будет прерван либо приостановлен по каким-то причинам. Поэтому у такой системы есть ещё один закон -- работа не может занять время меньшее, чем было заявлено в самом начале её. Это отступление можно рассматривать как продолжение темы перехода технического развития из рук одиночек в руки проектных коллективов.

Итак, у проектного коллектива получилось следующее:

Ротор

Схема Mod-1, из архива НАСА.

• Диаметр 200 футов (61 метр)
• 2 лопасти
• аэродинамический профиль НАСА 44ХХ
• 11° закрутка лопасти
• скорость вращения 35/23 об/мин
• регулировка угла атаки по всему размаху лопасти
• высота оси 140 футов (42,7 метров)
• заветренное расположение (на корме гондолы)

Редуктор

• трёхступенчатого типа
• передаточное отношение 51
• параллельная конфигурация осей
• гидравлическая муфта на высокоскоростной оси

Генератор

• синхронный переменного тока 60 Гц
• 2000 кВт активной мощности
• 1800/1200 об/мин
• 4160 В

Гондола

• активное управление курсовым углом
• гидравлический привод

Башня

• ферменного типа 
• высота 140 футов (42 метра)
• общая масса с оборудованием 295 тонн

Рабочие характеристики

• минимальная скорость ветра 4,5 м/с
• номинальная скорость ветра 11 м/с
• максимальная скорость ветра 15 м/с

Скорости вращения ротора и генератора проставлены через / потому что они менялись в ходе недолгой, но беспокойной эксплуатации. Турбина впервые завертелась в мае 1979 года, и тут же на неё поступили жалобы. Первыми недовольство выразили телезрители. В соседнем городке Бун (Boone) качество телесигнала и до возведения ветряка вызывало нарекания. А надо понимать, что в те далёкие годы телевидение даже в США было чем-то особым, тем более, для маленького городка. Стальная заземлённая конструкция на господствующей над городом высоте замахивалась лопастями на семьдесят метров над бугром и будто наматывала на них телевизионную картинку с частотой 35 об/мин. Хотя особо пострадавшие исчислялись буквально единицами семей, но они были и давали о себе знать. Исследование проблемы и поиски возможных путей её решения заняли год. Всё это время турбину включали по минимуму. Среди прочего изучались:

1) Достоинства и недостатки широко- и узконаправленных антенн;
2) Возможность местной ретрансляции телесигнала;
3) Прокладка телевизионного кабеля к пострадавшим районам.

Однако все эти усилия в сущности были напрасными, потому что раздались другие жалобы.

Ветряк издавал громкие и неприятные звуки. Проблемой занялась специально созданная акустическая комиссия (special sound team) из Института исследования солнечной энергии (в его недрах рождались в то время проекты возобновляемой энергетики) и ДжиИ. Комиссия провела весной 1980 года серию акустических тестов. Тесты показали, что звук рождается в результате прохождения лопасти мимо опоры башни. Тут же было найдено и простое решение проблемы: снижение скорости вращения ротора примерно до той же величины, что была у Смита-Путнама.

В октябре 1980 года на машину был установлен новый генератор на 1200 об/мин., скорость ротора уменьшилась с 35 до 23 об/мин. В январе 1981 были проделаны акустические тесты, которые показали значительное снижение шумов. Тогда же в месте крепления ступицы ветряного колеса к низкоскоростной оси срезало 22 болта. На этом опытная эксплуатация Mod-1 завершилась. ДжиИ разработала два альтернативных плана дальнейших действий. По первому из них предполагалось восстановление машины и проведение дальнейших экспериментов на том же месте. По второму плану машина подлежала перемещению на другую точку. Был проведён анализ необходимых затрат по каждому варианту и возможный выигрыш от дополнительных экспериментальных результатов. Заключение, выведенное из анализа, можно передать словами отца народов: "Оба хуже". В сентябре 1983 года машину демонтировали.

Что тут можно сказать? И на бугре Ховарда ветер вновь показал, что он сильнее стали. Если бы в состав акустической комиссии включили человека, который рассчитывал прочность болтового крепления (я не знаю наверняка, но скорей всего его там не было), то такой результат можно было бы получить и чисто теоретическим путём. Тут в самый раз вспомнить того, с кого началась ветроэнергетика -- Герона Александрийского. Ему приписывается формулировка золотого правила механики, который гласит, что "выигрышу в силе соответствует проигрыш в расстоянии". Применительно к вращающимся машинам оно звучит как "выигрыш в силе соответствует проигрышу в скорости вращения" и наоборот, разумеется. Уменьшив скорость вращения ротора в полтора раза, акустическая комиссия во столько же раз увеличила усилие на валу. Болты и срезало. Остаётся только восхититься тому, как точно их рассчитали -- всего-то с полуторным запасом прочности! В прочих узлах прочнисты перезаложились, надо полагать.

Труды акустической комиссии не пропали даром. В НАСА озаботились проблемой шумового загрязнения и в дальнейшем потратили на её решение много сил. Что касается подрядчиков, то ДжиИ в программе ветроэнергетики на практическом уровне больше ничего не сделала, зато Боинг продолжил работу. Интересно, что в наши дни ДжиИ -- один из лидеров мировой ветряной промышленности, а Боинг отошёл от этой тематики с момента завершения программы НАСА и больше к ней пока не возвращался.

Назад

К оглавлению

Вперёд

Удар тени

Курсовой сдвиг Mod-0.

Памятуя проблемы турбины Смита-Путнама, разработчики Mod-0 облегчили ротор своей машины. Алюминиевые лопасти снизили нагрузку на ступицу, но малая масса ротора создала новую проблему. Проявился дефект конструкции, который незаметно перемалывался массивным ротором турбины Смита-Путнама, а в Mod-0 вылез наружу. Что ж, как сказал В.И.Ленин на IX съезде Советов: «Наши недостатки -- продолжение наших достоинств». Дело в том, что ветер запутывался в деталях башни, она создавала позади себя след из сильно турбулизированного воздуха, некое подобие тени. Об эту тень спотыкалась лопасть, когда переходила в нижнее вертикальное положение, смыкаясь с башней. Мало того, что такой удар оказывал разрушительное воздействие на конструкцию, он ещё к тому же приводил к сдвижке гондолы по курсовому углу. Ситуация схематично изображена на рисунке слева. В то время как нижняя лопасть притормаживала, верхняя лопасть продолжала движение в прежнем направлении, по инерции и влекомая аэродинамическими силами. Ротор превращался в рычаг, закреплённый в нижней точке, который поворачивали за верхнюю лопасть, заодно сдвигая и гондолу тоже.

Жертвы ветряной тени
поднимаются на лебёдке.
Архив НАСА.

Об этом явлении предупреждал Хюттер, однако он же сам рекомендовал заветренное размещение ротора как меньшее из зол. Всё от того, что у его турбины StGW 34 была тонюсенькая цилиндрическая башня, создававшая минимальное сопротивление ветру. Американцы не обратили внимания на эту разницу, видимо воодушевлённые опытом Смита-Путнама, но та турбина была настолько тяжела, что её нельзя было свернуть с места такими мелочами. Короче говоря, в компоновке машины была заложена неустранимая ошибка, всё следовало бы переделать целиком и полностью, но поскольку машина была опытной, решили просто подкорректировать неприятные моменты. Чтобы уменьшить влияние тени, устранили все внутренности башни; убрали лестницу и лифт, наверх можно было попасть только на лебёдке (как монахам в Метеоры). Этого оказалось недостаточно, поэтому добавили специальный курсовой дисковый тормоз, который препятствовал сдвигам гондолы. Тормоз, разумеется, удары не устранил, но теперь они приходились на всю башню в целом, тем самым терялся смысл заветренного расположения ротора: доставалось и башне, и ротору.

Курсовой тормоз.
Архив НАСА.

Много внимания уделялось исследованиям вибраций, их распространению и причинам их появления. Помимо непосредственно натурных измерений (простукивания, в прямом смысле этого слова) использовалось компьютерное моделирование, что стало большим новшеством в ветростроении, которое прежде было больше экспериментально-интуитивном, чем расчётным. Так по результатам  моделирования в конструкцию была добавлена гидравлическая муфта, снизившая вибрацию, возникавшую из-за неравномерности усилия, подаваемого на генератор со стороны ротора турбины. Моделировалось также крепление лопастей к оси. Рассматривалось два варианта: жёсткое крепление и крепление на рычажном шарнире, если я правильно перевожу термин teetering. Дело в том, что такой шарнир, который я бы назвал "качельки", широко использовался в американском вертолётостроении, но в отечественном распространения не получил, поскольку он имеет смысл только в двухлопастном винте, а у нас такие вертолёты не были популярны, поэтому с русскоязычной терминологией как-то не очень.

В схеме с качельками лопасти крепятся к шарниру, а уже он к оси, тем самым ротор приобретает дополнительную степень свободы, он может покачиваться. Смысл такого покачивания в том, что в нём реализуется неравномерность нагрузки на разные лопасти. Если такого шарнира нет, то неравномерность передаётся через ось дальше по конструкции, а так она уходит на безвредное покачивание.  

"Качельки" (teetering hub).

Хотя качельки остроумное и эффективное решение, но оно на самом деле отнюдь не безвредное. Во-первых, они плохи уже тем, что они есть. Лишний узел усложняет конструкцию, делает её дороже, тяжелей, менее надёжной. Во-вторых, работает такой шарнир не безупречно. Колебания качелек следует как-то гасить. Дети на рисунке делают это ногами, опираясь о землю. Лопасти, так или иначе, будут опираться на башню, так что неоднородность всё-таки будет добираться и до других узлов. В-третьих, не следует забывать, что лопасти, как не крепи их на оси турбины, должны поворачиваться вокруг своих собственных осей, отслеживая скорость ветра. Для этого насосом во вращающуюся ступицу подаётся гидравлическая жидкость, что само по себе непросто (вспомним маслобойню острова Гедсер). Подать жидкость ещё и через шарнир сложнее вдвойне. Поэтому, несмотря на то, что схема с качельками была признана лучшей с точки зрения динамической устойчивости системы, реализовывать её не стали.

Здесь в самый раз вернуться к Владимиру Ильичу. Вся эта эпопея с динамической неустойчивостью началась с того, что решили сэкономить. Двухлопастной ротор позволяет сэкономить на лопастях и частоте вращения (о чём будет особый разговор). К вертолёту это тоже применимо, кстати. Лучше всего сделать вертолёт с одной лопастью, но людей в такой вертолёт лучше не сажать. Двухлопастный вертолёт чуть проще и поустойчивей, но всё равно проблем слишком много, поэтому отечественные вертолётостроители не стали за них браться. В общем, как говорил дедушка Ленин: лучше больше, да хуже. Американцы же решили, что их технологии позволят устранить все проблемы и воплотить наилучшую конструкцию. Какое-то время им это удавалось в отсутствии конкурентов. Но конкуренция всегда благо, отчасти поэтому следующий шаг был выполнен в четырёх экземплярах. Модифицированные ветряки получили название Mod-0a и были размещены в разных точках страны, разнесённых на тысячи километров друг от друга.

Ветрогенераторы Mod-0a подключили к местным электрическим сетям для получения опыта практической работы в энергетике. Все эти сети были небольшие, дизель-генераторные. Их гибкость позволяла быстро и без особого труда подключить источник переменной мощности, а замкнутый характер сети предоставлял точную информацию о выработке электроэнергии и потреблении топлива, то есть, информацию об экономической эффективности ветряка. Все четыре ветряка оснастили телеметрическим комплексом, правда данные с датчиков передавали недалеко, на специально оборудованный автобус. Автобус ездил по США от турбины к турбине. Несмотря на некоторую ущербность (всё-таки опытные установки), эту систему вполне можно назвать первым удалённым мониторингом ветряных турбин, без чего теперь ветропарки не обходятся.

Автобус мониторинга. Архив НАСА.

Первым (ноябрь 1977 года) заработал ветряк в Нью-Мексико. Помимо уже описанных изменений в него внесли ещё одно -- усилили лопасти, они потяжелели на 12%. Такими лопастями оснастили три первых ветряка, четвёртый, гавайский, получил совсем другие, что заметно даже на плохенькой фотографии внизу. В марте следующего года ветряк в Нью-Мексико включили в местную распределительную сеть городка Клейтон (Clayton). Машину остановили в июне 1982 года, а в октябре того же года демонтировали. За время своей работы ветряк был подключён к сети на протяжении 12 000 часов и выдал 1,1 млн. кВт-ч. Итого, его средняя мощность составила 92 кВт, почти половина от максимальной.

4 Mod-0a: Нью-Мексико, Пуэрто-Рико, Род-Айленд, Гавайи. Архив НАСА.

Однако прочие характеристики усреднять следует аккуратно; машину по ходу дела не только ремонтировали, но и модернизировали, отсюда большие простои. Её только просто запустить удалось далеко не сразу. Электрические шумы приводили к сбоям автоматики с ложными аварийными остановами. Лопасти ремонтировали и меняли несколько раз. В конце эксплуатации перешли на "гавайский" тип. Неожиданной проблемой явилось обледенение лопастей. По опыту Смита-Путнама выходило, что лёд на гибких лопастях не успевает нарастать, но скалывается и слетает. В Клейтоне всё было также, но размер льдинок и скорость, с которой они разлетались по округе (под 300 км/ч), представляли собой угрозу для местного населения (опять вспомним маслобойню Гедсера). Поэтому во время погодных условий, способствующих обледенению, турбину принудительно приводили в режим останова, что увеличило общее время простоев. Через год работы вышел из строя подшипник генератора. Через два года из-за усталостной трещины пришлось заменить гидравлическую муфту. Чуть позже трещину обнаружили и на алюминиевой лопасти. Тем не менее, в первые два года коэффициент использования мощности (отношение реальной генерации к той, что была бы, если бы ветряк работал непрерывно по максимуму) составил 0,2. В НАСА решили, что это очень неплохо.

Следующий ветряк вступил в строй в Пуэрто-Рико в январе 1979 года, но уже в мае его остановили для ремонта лопасти, который продолжался до февраля следующего года. В Пуэрто-Рико тепло круглый год, поэтому с обледенением проблем не возникло, проблемы возникли с коррозией, в гондоле завелся грибок. Пришлось установить принудительную вентиляцию. В августе 1981 года на машину установили "гавайские" лопасти, а через год её остановили навсегда. Всего она отработала 8094 часов и выдала 0,683 млн. кВт-ч. То есть, средняя мощность оказалась чуть-чуть меньше, чем у ветряка из Нью-Мексико.

Сетевые эксперименты с третьим ветряком в Род-Айланде выдались ещё короче. Он проработал в электрической сети небольшого острова Блок-Айленд (Block Island) с февраля по апрель 1982 года, в это время на острове жило только 300 человек (остров курортный), так что даже пришлось уменьшить максимальную мощность ветряной турбины до 150 кВт. За это время ветер сэкономил 11567 кг дизельного топлива, что соответствовало уменьшению обычного расхода на 6,7%, тогда как ветряная турбина обеспечила 11% потребностей в электричестве. Очевидно, что подключение ветрогенератора несколько снизило КПД дизель-генераторов, выведя их из оптимального режима работы. В июне 1982 года машина была остановлена, общая наработка составила 8509 часов при генерации 0,588 млн. кВт-ч. Однако установлен ветряк был ещё в мае 1979 года, подключение к сети откладывалось из-за проблем с лопастями. Только в июле 1980 года (к московской олимпиаде) к нему приделали лопасти нового типа, которыми он дальше и работал.

Гавайский ветряк подключили к сети в июне 1980 года уже сразу с новыми лопастями. Эксперименты продолжались два года. Было испытано два комплекта лопастей: с прямоугольными и округлыми кончиками. Округлые показали лучшую производительность. Машина проработала 8444 часа (для справки, в астрономическом году 8766 часов) и выдала 1,261 млн. кВт-ч. Что просто блестящий результат, на Гавайях хороший ветер.

Чему научили эксперименты с Mod-0a ? Во-первых, как было показано и на опыте, и в расчётах, гибкая башня обладает преимуществами по сравнению с жёсткой. И, конечно, башня должна быть обтекаемой. Алюминий, взятый изначально как материал для лопастей, показал себя очень плохо. Циклика в ветряных турбинах внезапно оказалась намного большей, чем в авиации. Самолётные крылья не гнутся десятки раз в минуту, да и летают они меньше в течении года. Выводы для 80-х годов уже не очень свежие, но зато они были теперь научно обоснованы всей солидностью НАСА. Однако, наибольшее значение имели общественные последствия проекта. Турбину в Нью-Мексико посетило 20 тысяч человек. Произошло паломничество, подобное тому что было в Твинд. Так что, несмотря на экономический провал, ветряная энергетика получила одобрение американского общества на своё развитие. Хотя некоторый осадок остался...

Удар тени на примере вертолётной лопасти:

Назад

К оглавлению

Вперёд

Механика сплошных вторников

Разум, это то, что предстоит создать человечеству.

Механика сплошных вторников

Кто читает этот пост, тот пережил 2016 год.

Битва титанов

Mod-0, 1975 год.

Но вернёмся в Америку. В 1973 году "Национальный научный фонд" (National Science Foundation, NSF) совместно с Льюесовским исследовательском центром НАСА (NASA Lewis Research Center) начали разработку программы ветроэнергетики, в 1974 году NSF сменила "Администрация исследований и разработок по энергетике" (Energy Research and Development Administration, ERDA). Льюесовский центр занимался турбинами, поэтому организаторы логично поручили ему работу с ветряными турбинами. Так, например, одно время думали, что космонавтов лучше всего готовить из подводников, они тоже в скафандрах и в невесомости. Теперь центр носит имя Джона Гленна (John Clenn), первого американского астронавта, совершившего орбитальный полёт, история же центра с ветряными мельницами известна только специалистам.

В соответствии с программой ветроэнергетики предполагалось создание турбин большой мощности (более мегаватта), оценка экономической эффективности ветроэнергетики, ветроразведка США, а также передача результатов исследований бизнесу. На крупный же бизнес были возложены и основные производственные, да и отчасти исследовательские работы тоже.

Уже к сентябрю 1975 года была готова первая экспериментальная установка, получившая название Mod-0. Её разместили неподалёку от города Сэндаски (Sandusky, к славянским фамилиям не имеет никакого отношения) в штате Огайо, на севере страны. Лопасти для турбины были созданы знаменитой авиационной фирмой Локхид (Locheed Aircraft Corp., ныне Locheed Martin), известной многими замечательными машинами, среди них, в частности, тяжёлый транспортный самолёт "Геркулес" (92 пассажира или 2 БМП), разработанный ещё в 1954 году и выпускаемый до сих пор. Сам же ветрогенератор строился фирмой Вестингауз (Westinghouse Electric Co.). В чертах ветряка Mod-0 угадывалась машина Смита-Путнама, но с нововведениями.

Ветряк Mod-0a и
самолёт "Геркулес"
в одном масштабе.
Размер в метрах (футах).

Если образцом для изготовления лопастей турбины Смита-Путнама послужил железнодорожный вагон из нержавейки, то Локхид использовал свой авиационный опыт. Лопасти у него получились похожими на крылья самолёта и сделаны были из летучего металла -- алюминиевого сплава. Благодаря ему их удалось сделать почти на порядок легче лопастей Смита-Путнама. Крепились лопасти к оси проще, чем у предшественника, но надёжнее; основание алюминиевой лопасти через стальное кольцо было привинчено болтами к ступице (в сущности, тоже фланцевое соединение, что и у Хюттера). Управление углом атаки осуществлялось гидравлическим приводом. Оболочка гондолы также была выполнена из нового материала -- стекловолокна. Ферменная башня с лифтом и лестницей были похожи на довоенные. Однако, всё это мы уже видели в других исполнениях. 

Действительным нововведением оказалось микропроцессорное управление ветряком. Человек XXI века, взглянув на вычислительное оборудование Mod-0, усомнился бы в правомерности употребления приставки микро- в таком контексте. Тем не менее, это действительно были микропроцессоры, поскольку они были собраны из микросхем, каждая из которых состояла из множества микроскопических транзисторов. Компьютерами их и тогда не называли, поскольку у них была узкая сфера применения -- управление механизмами в реальном времени. Такой прообраз "умных вещей". НАСА для своих ветряков использовала микропроцессоры фирмы Диджитал Экьюпмент (Digital Equipment Corp., DEC, ныне Hewlett-Packard) серии PDP-11 (модификации 34 и 04). Процессоры анализировали показания анемометра, определяли параметры электрической цепи, выставляли угол лопастей через устройства телемеханики, отслеживали аварийные ситуации; руководили всей работой ветряка, от старта до останова. (В первой серии ветряков курсовой угол выставлялся независимо от процессора, с помощью аналоговой системы). Практика цифрового управления ветрогенератором прижилась и дошла до наших дней, поэтому вполне может быть оценена как отдельное большое достижение в истории ветроэнергетики.

Традиционно приведу основные характеристики получившегося ветряка. (Интересно сравнить его мощность с мощностью двигателей  самолёта "Геркулес" -- 14000 кВт.)

Ротор

• Диаметр 125 футов (38,1 метра)
• 2 лопасти, на фланцевых соединениях
• длина лопасти 18 метров (59,9 футов)
• вес лопасти 907 кг (2000 фунтов)
• скорость вращения 40 об/мин
• регулировка угла атаки поворотом лопасти
• высота оси 100 футов (30,5 метров)
• заветренное расположение (на корме гондолы)

Редуктор

• передаточное отношение 45
• параллельная конфигурация осей
• гидравлическая муфта на высокоскоростной оси

Генератор

• синхронный переменного тока 60 Гц
• 125 кВА (200 кВт)
• 1800 об/мин
• 480 В

Гондола одной из турбин серии Mod-0а.

Механизм выставления угла атаки,
гидравлическая часть не показана.

Гондола

• активное управление курсовым углом
• сервопривод
• теленаблюдение, удалённый мониторинг

Башня

• ферменного типа 
• высота 100 футов (30,5 метров)
• лифт для персонала
• масса 20 тонн

Рабочие характеристики

• минимальная скорость ветра 8 миль/час (3,6 м/с)
• номинальная скорость ветра 18 миль/час (8 м/с)
• максимальная скорость ветра 40 миль/час (17,9 м/с)

Регулировка мощности была организована таким образом, что при малой скорости ветра она росла по обычному кубическому закону, а по достижению 8 м/с мощность становилась постоянной, равной 200 кВт. При скорости 17,9 м/с турбина выключалась, включалась вновь только при падении скорости ветра до 11,1 м/с. Аналогично происходило при слабом ветре -- отключение при 3,6 м/с, включение при 5,8 м/c. Можно сказать, что мощность турбины была искусственно "задавлена", что разумно для опытного изделия.

Лопасть турбины Mod-0 в цеху.

Первые же испытания показали, что с Mod-0 что-то не так. Поэтому наработка для этой турбины не указана, в ней нет смысла. Испытания перешли в долгую цепь экспериментов по совершенствованию конструкции. В ходе этой работы были построены новые ветряки, на новых площадках, а первый из них, в Сэндаски, стал экспериментальным полигоном, на котором отрабатывались новые технические решения. Но об этом позже, в новом году уже теперь, как понимаю.

Назад

К оглавлению

Вперёд

Механика сплошных вторников

Вы когда-нибудь были в Вазастане? Я был. Хуже от этого не стал.