bigdrum (bigdrum) wrote,
bigdrum
bigdrum

Ну посмотрим, посмотрим...

Министерство энергетики США поручило Сандийским национальным лабораториям сконструировать плавающие ветротурбины, лопасти которых достигнут 200 метров в ширину. Об этом сообщает Gizmodo.

[...]

Новую конструкцию оснастят специальными элементами, которые позволят без потерь «ловить» сильный морской ветер. Во время шквалов лопатки ротора будут складываться в направлении ветра, чтобы снизить риск поломки.




Ну вот почему бы не повернуть вспять Миссисипи, спрашивается, например?

Давайте подумаем вот о чем. 200-метровый ротор - это 100-метровая лопасть. Солидная такая дура, и тяжелая к тому же. Ее надо изготовить, транспортировать и установить. В открытом море. К тому же в процессе установки лопастей ротор будет неуравновешен, что потребует в местах сочленения закладывать колоссальный запас прочности. С обычными 40-метровыми лопастями - и то геморрой, а тут такая гигантомания.

Но теоретически - это разрешимо. Ставим на писец какую большую баржу Эмпайр Стэйтс Билдинг и с криком Банзай несемся по бурному морю монтировать ветряк прямо из окон пентхауса...

Вызывает вопрос механизм складывания. Во время шквалов. Я как бы ходил под парусом немножко и приблизительно представляю себе это удовольствие. Давайте подумаем вот о чем.

Шквал - скоротечен. Сейчас может дуть ровный сильный ветер, а через пару секунд произойдет "заход" ветра (он резко изменит направление), и его скорость возрастет с "крепко" до "ох нихрена ж себе". В течении короткого периода времени нам надо сложить стометровую дуру, испытывающую сильную ветровую нагрузку. Понятно, что никаких пружинок там не будет - компьютеры, гидравлика и так далее. Мощные компьютеры и чудовищно мощная гидравлика.

Но что делать с моментом вращения?

Шквал чаще бывает в ветренную погоду, значит - ветряк будет работать, крутить лопастями. Если эти лопасти сложить, в силу закона сохранения количества движения скорость вращения будет возрастать. Очень сильно возрастать... То есть если у нас рабочая скорость, например, 60 об/мин (для такого ветряка это очень много), то при складывании мы можем раскрутиться до десятикратного и более номинала - зависит только от соотношения длин и масс нормальной и складной части лопасти. Один только скачок скорости вращения уже способен увеличить нагрузки на подшипники и редуктор вплоть до разрушения.

А что делать с центробежной силой?

Если лопасти будут складываться как на рисунке, то в средних положениях из-за увеличения скорости вращения возрастет центробежная сила. При этом вектор этой силы будет направлен под углом к лопасти, перпендикулярно оси вращения ротора. Соответственно - эта сила начнет изгибать лопасть, то есть лопасть должна будет выдерживать два вида нагрузок - продольную и поперечную. Более того, если я правильно понял, вектор центробежной силы будет обратен силам, действующим на лопасть в нормальном положении. То есть лопасть надо будет делать прочной в двух направлениях.

Но и это еще не все.

Закон рычага имени товарища Архимеда говорит нам, что чем больше плечо действия силы, тем большее абсолютное усилие будет приложено к точке опоры. А точка опоры у нас подшипник. Теперь представляем себе рычаг в виде не очень воздушных по массе 100-метровых лопастей, и все это дурачит на повышенных оборотах и вибрирует... Грубо говоря - там должен быть такой подшипник, чтобы на нем можно было крутить этот самый Эмпайр Стэйтс Билдинг. Вращать, так сказать, вокруг подшипника...

Но и это не конец балета.

Если мы расположим лопасти по потоку, чтобы защитить их от силы ветра, у нас появится новая проблема. Дело в том, что в силу образования вдоль потока вихрей при обтекании поверхности на нее начинает действовать знакопеременная нагрузка. Видели товарищи конструкторы, как во время ветра телепается гордый американский флаг? Вот точно так же и будет телепаться 100-метровая лопасть. Причем в данной конструкции лопасть - это балка, закрепленная с одного конца. Второй телепается свободно. И направление волновых усилий будет переносить импульс к свободному концу лопасти. Когда ковбой щелкает кнутом, легкое движение руки за счет переноса импульса приводит к тому, что кончик кнута преодолевает звуковой барьер.

То есть, сложив лопасти по потоку, мы получим несколько телепающихся 100-метровых тяжеленных дур.

А если резонанс?

Нет, конечно, если американские инженеры создадут надежные 100-метровые лопасти, способные преодолеть все эти прелести - честь им и хвала. Только что-то пока обычные лопасти обычных ветряков периодически ломает ветром. И сделать с этим ничего не могут, потому что иначе лопасти получаются слишком тяжелыми...
Tags: А нам все равно!, Мысли дилетанта, Се ля ви...
Subscribe

  • Дорогие женщины!

    Стремясь успеть вовремя, рискую навлечь ваш гнев преждевременным поздравлением, но все же. Поздравляю вас с праздником, желаю вам больше мудрости и…

  • О жидких бабушках и твердых патриотах

    Собственно говоря, комментировать тут особенно нечего, кроме вот этого вот тезиса о глупости. О запредельной глупости заказчиков, которые…

  • Прав и неправ

    С одной стороны, Яша, безусловно прав. (В этом месте часть моих читателей зааплодировала, а вторая часть возмущенно начала метать в меня гнилые…

promo bigdrum february 17, 2019 22:31 6
Buy for 10 tokens
На мейл-ру пролетела очередная "желтая" новость, коих не счесть. Касательно контактов с инопланетянами. В силу чего, втыкая по причине небольшой эмоциональной раздолбанности, я вот тут вдруг решил взять и откомментировать это дело. Да, ребята! МЫ БУДЕМ ГОВОРИТЬ ОБ НЛО, ПРИШЕЛЬЦАХ…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 1 comment