Каким же образом решается задача использования ветра в настоящее время?
Долгое время — до начала двадцатого века — строительство новых ветряков было чисто практическим делом. Теории ветряного двигателя не существовало.
Конструкторы «ветряных машин» работали вслепую. Каждый из них полагался только на собственный опыт. Но вот этим делом занялся великий русский ученый Николай Егорович Жуковский. И вскоре в стенах Центрального аэрогидродинамического института (ЦАГИ), в Москве, им впервые в мире была разработана теория совершенного ветродвигателя.
Искусство строения ветряных двигателей стало наукой! В ЦАГИ, по указанию В. И. Ленина, начались широкие научно-исследовательские работы по освоению дешевой и богатой энергии голубого угля.
Работы ЦАГИ продолжили Центральный ветроэнергетический институт (ЦВЭИ), Всесоюзный научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства (ВИМЭ), Всесоюзный институт сельскохозяйственного машиностроения (ВИСХОМ) и другие научные учреждения нашей страны.
За годы сталинских пятилеток ученики и последователи Жуковского — Сабинин, Ветчинкин, Красовский и другие — создали десятки самых различных типов ветряков, простых, дешевых и удобных в работе.
Советские ветродвигатели
В течение последних десятилетий немало советских изобретателей потрудилось над тем, чтобы построить такой тип ветряного двигателя, который работал бы при любой скорости и при любом направлении ветра. Старались создать такие образцы, которые можно легко делать кустарными средствами или серийным порядком на заводах. Были сконструированы ветродвигатели для самых различных нужд народного хозяйства. Резко увеличилась и мощность ветряков.
Уменьшение веса и увеличение числа лопастей ветрового колеса улучшили работу ветряков. Они стали более легкими на ходу. Благодаря этому современные ветродвигатели приходят в движение уже при ветрах силой в два — два с половиной метра в секунду.
Если ветер опасно усиливается, лопасти колеса ветродвигателя автоматически изменяют свое положение, и тем самым уменьшается число оборотов ветроколеса. Таким путем добиваются довольно постоянного числа оборотов ветровых колес при любых изменениях силы ветра. С помощью ряда других приспособлений, описания которых мы здесь не приводим, в современных ветродвигателях осуществляется полное превращение изменчивой энергии голубого угля, например, в электрический ток постоянного напряжения.
Так, один из последних советских образцов — быстроходный ветродвигатель «ВИМЭ-Д-12», мощностью в десять киловатт, при любой нагрузке и скорости ветра (от трех метров в секунду и выше — до штормовых ветров) дает строго постоянное число оборотов рабочего вала, а значит, и вырабатывает во всё время работы электрический ток одного напряжения.
Установка ветрового колеса на ветер стала осуществляться без помощи человека. Посредством различных приспособлений ветряки всегда держатся строго против ветра.
Мощность современных ветроустановок может быть очень велика. От ветрячков в сто и менее ватт, способных дать электрическую энергию двум небольшим лампочкам, конструкторы ветродвигателей дошли до таких мощных установок, как двигатель в тысячу киловатт. В 1935 году у нас был сконструирован ветряк такой мощности (марка «ЦВЭИ-Д-50», рис. 19).
Рис. 19. Мощный советский ветродвигатель «ЦВЭИ-Д-50» на 1000 киловатт; проект.
В 1945 году все проекты последних моделей советских ветряков были рассмотрены и проверены специальной комиссией под председательством академика Винтера. Она одобрила к массовому производству несколько лучших марок ветряных двигателей из тех, которые хорошо показали себя в работе. Среди этих ветродвигателей — самые различные образцы ветряков, от ста ватт до тысячи киловатт мощности.
Один из лучших советских быстроходных ветряков средней мощности имеет марку «Д-12». Его мощность — двенадцать-пятнадцать киловатт. Этот двигатель можно применять для самых различных работ: для освещения, молотьбы, орошения полей, очистки и помола зерна, для лесопилок и других машин. Ветродвигатель «Д-12» хорошо работает в Арктике (на островах Ледовитого океана) с 1935 года (рис. 20).
Рис. 20. Ветродвигатель «Д-12».