Ветер и его использование

Утеплённый водонапорный бак вместимостью до 25 кубических метров является неотъемлемой частью любой ветронасосной станции сельскохозяйственного типа. При помощи водонапорного бака не только создаётся необходимый запас воды на периоды безветрия, но и регулируется потребление воды. Одновременно в водонапорном баке хранится необходимый запас воды для противопожарных мероприятий.

Без водонапорного бака любая ветронасосная установка не может бесперебойно снабжать потребителей водой.

В настоящее время наша промышленность выпускает специально для механизации водоснабжения многолопастный ветродвигатель ТВ-5 мощностью до 2,5 лошадиной силы (см. рис. 25). Ветровое колесо этого ветродвигателя состоит из 18—24 металлических лопастей. Для поворота ветрового колеса на ветер ветродвигатель снабжён хвостом. Число оборотов регулируется автоматически — выводом ветрового колеса из-под ветра за счёт смещения его оси относительно оси башни.

Ветродвигатель ТВ-5 может поднимать воду на высоту до 70 метров; его средняя производительность — до 3— 3,5 кубического метра в час.

Для более высокого (до 120 метров) подъёма воды предназначается многолопастный ветродвигатель марки ТВ-8 на 6 лошадиных сил с диаметром ветрового колеса 8 метров (рис. 29). Этот ветродвигатель имеет вертикальный вал, который внизу соединяется с универсальной приводной лебёдкой. При помощи этой лебёдки можно качать воду поршневым насосом и через ременную передачу приводить в движение различные кормоприготовительные машины, жерновую мельницу, центробежный насос, че-тырёхконную молотилку и другие машины, потребляюпще мощность до 6 лошадиных сил.

ВетродвигательТВ-8 может обслужить и группу машин, которые в этом случае подключаются к шкиву приводной лебёдки через контрпривод.

Ветровое колесо у ветродвигателя ТВ-8 устанавливается на ветер при помощи хвоста, а число оборотов регулируется путём частичного вывода ветрового колеса из-под ветра при помощи боковой лопаты (рис. 30).

При работе с жерновой мельницей ветродвигатель ТВ-8 может в час переработать на муку до 200 килограммов зерна. Если же его соединить с центробежным насосом, можно полить 5—6 гектаров овощных культур, при подъёме воды на высоту до 10 метров.

Для подъёма воды из буровых скважин и колодцев сейчас строятся ветронасосные установки Д-5 системы лауреата Сталинской премии А. А. Рожновского. Многолопастный ветродвигатель этой установки укрепляется на крыше металлической водонапорной башни вместимостью до 20 кубических метров воды (рис. 31).

Приводная штанга ветродвигателя напрямую соединяется с поршнем насоса, установленным в колодце.

Опыт использования ветродвигателей в сельском хозяйстве показывает, что они окупают себя в течение первого же года работы. Так, по 17 колхозам Ивановской области ветросиловые установки (ТВ-8 и ТВ-5) позволили в 1949 году сэкономить 7699 конедня и 7419 трудодня.

Большое количество воды в сельском хозяйстве требуется для лолива растений, особенно в районах с недостаточным увлажнением почвы. В этих районах, как правило, дуют сильные ветры. В период засухи ветер обычно усиливается. Это даёт возможность использовать энергию ветра для механического орошения.

Великий русский учёный К. А. Тимирязев придавал большое значение ветродвигателям в борьбе с засухой.

В 1893 году он писал: «Если голландцы при помощи своих ветряков борются с океаном, превращая море в сушу, если в наших городах различные ветряные двигатели качают воду в верхние этажи домов, почему бы тот же ветер не мог поднять воду со дна оврагов до уровня полей, почему не заставить его возвратить корням воду, которую он отнял у растений».

Рис. 32. Быстроходный ветродвигатель Д-12 мощностью до 14 лошадиных сил.

Значительный интерес для использования в сельском хозяйстве, особенно для механического орошения, представляет быстроходный, трёхлопастный ветродвигатель Д-12 с нормальной мощностью до 14 лошадиных сил (рис. 32). Крылья этого ветродвигателя имеют стабилизаторы для регулирования числа оборотов ветрового колеса.

Академик А. Н. Костяков подсчитал, что ветронасос-ная установка с ветродвигателем Д-12 при работе с центробежным насосом может обеспечить орошение огородных культур на площади до 17 гектаров.

Большое значение для механизации укрупнённых колхозов имеет мощный быстроходный ветродвигатель Д-18 с нормальной мощностью до 27 киловатт (рис. 33). Он отличается от ветродвигателя Д-12 тем, что поворот головки с ветровым колесом у него производится при помощи виндроз (см. рис. 10). Конструкторы ветродвигателя Д-18 В. И. Сидоров, А. В. Кармишин, В. С. Шаманин, С. В. Назаров и П. А. Аникин удостоены Сталинской премии.

Ветродвигатели с успехом могут использоваться для силового обслуживания и других трудоёмких работ в сельском хозяйстве, а также для электрификации в районах, где среднегодовые скорости ветра выше 4,5 метра в секунду.

Для освещения неболыыих построек (клубов, школ, помещений для скота, железнодорожных казарм и т. п.) и для зарядки аккумуляторов автомашин, радио и телефона применяются ветроэлектрические двигатели ЦАГИ-Д-2 мощностью до 100 ватт. Они могут питать также колхозные радиоузлы. Большое значение имеют эти ветродвигатели для снабжения электроэнергией различных экспедиций и изыскательных партий.

Таковы широкие возможности использования ветроэлектрических установок.

6. АККУМУЛИРОВАНИЕ ЭНЕРГИИ ВЕТРА

Основным недостатком использования энергии ветра является его непостоянство. Ветродвигатели в безветренную погоду и при слабом ветре не работают. Таким образом, приходится искать способы накопления, или, как говорят, аккумулирования энергии ветра на период безветрия.

Простейшим видом аккумулирования энергии ветра является запасание перерабатываемого продукта на время безветрия. По этому принципу работают все ветронасосные и ветромукомольные установки. Целый ряд других сельскохозяйственных производств допускает такой вид аккумулирования энергии ветра.

Сложнее аккумулировать энергию на период безветрия. Простейшим видом такого аккумулирования является использование при ветроэлектрических установках обычных электрических аккумуляторов. Однако электрические аккумуляторы — довольно громоздки и дороги. К тому же они требуют квалифицированного ухода. Поэтому электрические аккумуляторы применяются только при мелких ветроэлектрических установках мощностью не более трёх-четырёх киловатт. При более мощных ветроэлектростанциях необходимо устанавливать резервный двигатель.

Например, единственным местным топливным ресурсом Астраханской области является камыш, в изобилии растущий в Волго-Ахтубинской пойме. Однако камыша нехватит для полной электрификации сельского хозяйства области. Между тем в Астраханской области можно широко использовать энергию ветра.

Использование здесь ветроэлектростанций, имеющих тепловой резерв в виде локомобильной установки, сжигающей камыш, может обеспечить бесперебойную подачу энергии потребителям.

В лесистых районах в качестве резерва при ветро-электростанции может быть использована газогенераторная установка. В отдельных районах Московской, Ленинградской и других областей топливом для резервных установок при ветроэлектростанциях может служить местный уголь и торф.