Карусельный ветродвигатель для электромобиля

 

В настоящее время в ряде стран создаются опытные образцы электромобилей. Существенным недостатком всех их является относительно небольшой пробег электромобиля, который требует периодической подзарядки аккумуляторов на специальных электрозаправочных станциях. В случае массового перевода автотранспорта на такие электромобили возникает дополнительная большая энергонагрузка на энергосистему страны. При дефиците электроэнергии это окажется серьезным недостатком электромобиля. В целях устранения этих недостатков предлагается использовать карусельный ветродвигатель, который может вырабатывать электроэнергию необходимую для подзарядки аккумуляторов, от напора встречного воздушного потока, возникающего при движении электромобиля. Простота схемы работы, несложность монтажа и эксплуатации являются достоинствами такого ветродвигателя. Данный ветродвигатель может, найти применение в обычном электро-авто-традспорте, ж/д транспорте, летательных аппаратах, морских и речных судах. При этом такой ветродвигатель может применяться не только для подзарядки аккумуляторов, но и для электропитания различных приборов. Данный карусельный ветродвигатель установленный на подводкой лодке будет работать в двух режимах. В надводном положении подлодки ветродвигатель действует от напора встречного воздушного потока. В подводном положении подлодки он приводится в действие под напором встречной морской воды. В этом случае он может считаться универсальным и называться карусельным ветроводнодвигателем.

Данная модель относится к области ветроэнергетики, в частности к ветродвигателям карусельного типа.

Карусельный ветродвигатель конструктивно состоит из вертикального вала /оси/, к которому надежно прикреплены лопасти /пластины/. Материалом для лопастей служит металл или прочная пластмасса. Лопасти могут быть как прямоугольные, так и изогнутые. Вал соединен с электрогенератором. /Рис.1/. Лопасти и вал смонтированы и защищены от внешних воздействии в металлическом или прочном пластмассовым закрытом кожухе. /Рис.2/. Этот кожух при работе ветродвигателя частично открывается поворотным щитком. Встречный воздушный поток давит на открывшиеся щитком лопасти, заставляя их вращаться вместе с валом. В результате вращающийся вал приводит в действие электрогенератор, который и вырабатывает электрическую энергию, необходимую для подзарядки аккумуляторов. Полученная электроэнергия может также использоваться всевозможными приборами и устройствами.

Принципиальным отличием данного ветродвигателя от всех остальных является то, что он не находится в стационарном, неподвижном положении. Будучи вмонтированным в корпус движущегося материального тела, в данном случае электромобиля, ветродвигатель перемещается вместе с ним и работает под напором встречного воздушного потока.

ОСНОВЫНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ

Работа поверхности при действии на нее сил ветра

Поток ветра действующий на поверхность с поперечным сечением обладает кинетической энергией, определяемой выражением:

\tabгде - m масс тела;

v - скорость движущегося тела в м/сек

Секундная масса воздуха (m), протекающая через поперечное сечение F со скоростью v, равной

Подставив в выражение кинетической энергии Fv вместо m, получим:

Следовательно энергия ветра изменяется пропорционально кубу его скорости.

Работа или мощность Т определяется произведением силы Р на скорость v

Одну и ту же мощность можно получить за счет большей силы, при малой скорости перемещения рабочей поверхности, или, наоборот, за счет малой силы, и следовательно и малой поверхности, но при соответствующем увеличении скорости ее перемещения.

Поверхность F перпендикулярна к направлению ветра.

Воздушный поток вследствие торможения поверхности получит подпор, будет обтекать ее и производить давление силой Рх. Вследствие действия этой силы, поверхность будет перемещаться в направлении потока с некоторой скоростью v 1.

Работа или мощность будет равна произведению силы на скорость с которой перемещается поверхность F, т.е.:

где Рх - сила, которая согласно уравнению

Сх - коэф. лобового сопротивления, (0,55)

Ветродвигатель карусельного типа для электромобиля, содержащий вертикальный вал, на котором неподвижно закреплены лопасти, выполненные металлическими или из прочной пластмассы, лопасти размещены над крышей салона электромобиля и снабжены защитным кожухом из металла или прочной пластмассы, в передней части которого размещен поворотный щиток, выполненный с возможностью приоткрытия для напора воздушного потока на часть лопастей в рабочем положении, а нижняя часть вала соединена с электрогенератором.



 

Наверх