Żeglując od ponad 40 lat, miałem okazję docenić te wspaniałe ekologiczne maszyny, które są naszymi żaglówkami, które mogą pływać z siłą wiatru przy użyciu zaledwie kilku metrów kwadratowych tkanin.
Dlaczego nie użyć żagli na lądzie, aby odzyskać wiatr?
Oczywiście istniało to od tysiącleci, najlepszym przykładem są „kreteńskie młyny” Morza Egejskiego. Oprócz swoich podstawowych funkcji, polegających na pobieraniu wody lub mieleniu ziarna, są piękne, a nawet stały się estetycznym symbolem greckich wysp.
Zasada tych trójkątnych żagli, zwiniętych na drzewcach, jest świetna, ale ma wadę: wymaga stałego monitorowania. Ich młynarze musieli w dzień iw nocy regulować dobrą powierzchnię zasłony pod karą zniszczenia przy zbyt silnym wietrze (Meltem, który wieje w tym regionie bardzo często osiąga siłę 8 ...).
Nasze nowoczesne żaglówki przejęły, udoskonalając, ten sposób zmniejszania żagla poprzez nawijanie w lesie na wysięgniki, a nawet wewnątrz masztu na duże żagle. Procesy te, obecnie szeroko rozpowszechnione na łodziach, są całkowicie niezawodne i działają w najgorszych warunkach pogodowych.
Dlaczego więc nie przywrócić tej rodowej zasady przy użyciu naszych obecnych technik?
W nowoczesnej turbinie wiatrowej uzwojenie żagli zapewnione byłoby przez silniki elektryczne sterowane elektronicznie na siłę i kierunek wiatru mierzone anemometrem wiatrowskazów jest całkowicie wykonalne. Niezbędny materiał o jakości morskiej, a tym samym odporny na ekstremalne warunki, jest łatwo dostępny we wszystkich wymiarach, ponieważ już rozproszył się na dużą skalę w żeglarstwie. W realizacji żagli poczyniono ostatnio bardzo ważny postęp w zakresie jakości tkanin, dzięki czemu są one bardziej odporne i doskonale przystosowane do ciągłej pracy.
Oczywiście w przypadku dużej mocy żagiel turbin wiatrowych nigdy nie będzie konkurował z dużymi turbinami wiatrowymi, problemy techniczne byłyby nie do pokonania przy zbyt dużych powierzchniach żagli.
Z drugiej strony, w realistycznych wymiarach (mniejszych niż średnica 10m), a więc w przypadku małych lub średnich mocy, byłby tak samo skuteczny jak tradycyjna trzyłopatowa turbina wiatrowa, nie będąc droższym (jej koszt byłby porównywalny z kosztem olinowania żaglówki średniej wielkości).
Co więcej, obracając się wolniej, jest dużo ciszej, co pozwoliłoby na wykorzystanie go w zurbanizowanym, ale wietrznym środowisku, takim jak wybrzeże i niekoniecznie na otwartym terenie lub na morzu, jak w przypadku obecnych turbin wiatrowych. Kolejna zaleta tej niższej prędkości: oszczędziłaby ptaki w przeciwieństwie do wielkich trzech, które robią prawdziwą rzeź ...
Ona też bezpieczniejszy żagiel rozdarty podczas burzy jest mniej niebezpieczny niż ostrza węglowe grające w „latające szable”.
A przede wszystkim niezaprzeczalnie bardziej estetyczny; a ta ostatnia cecha jest daleka od znaczenia dla głównego argumentu lobby przeciwwiatrowego ...
Jego skromne wymiary i specyficzne cechy sprzyjałyby geograficznemu ustanowieniu łatwiej nawet w strefach zamieszkałych, a zatem zbliżonych do potrzeb elektrycznych. Dlaczego nie wyposażyć na przykład przystani, aby zapewnić autonomię elektryczną lub ronda do oświetlenia?
Mała samoregulująca turbina wiatrowa :
Do użytku domowego, więc przy małych wymiarach (mniej niż 2 lub 3 m średnicy), tak niska moc, sterowanie serwosilnikami za pomocą silników elektrycznych żagli staje się zbyt drogie, a przy niskiej wydajności energetycznej, jeśli wiatr jest nieregularny (co zawsze ma miejsce w przypadku małych turbin wiatrowych blisko ziemi). Przy zbyt często wymaganej regulacji wytwarzana energia elektryczna służyłaby tylko do napędzania silników uzwojenia ... Ta mała turbina wiatrowa z pewnością byłaby dekoracyjna, ale niestety nieskuteczna!
Musisz więc znaleźć sposób na samoregulację
Aby nakręcić żagle na drzewcach, oprócz siły wiatru, jedyną użyteczną siłą niewymagającą zewnętrznego wkładu jest siła odśrodkowa.
Dobrym rozwiązaniem byłoby użycie ciężaru przeciwwagi, który odchyla się od osi zgodnie z prędkością obrotową, a zatem i siłą wiatru, ponieważ uczyniłby turbinę wiatrową autonomiczną. nic nie wymyślonego: to James Watt, który na 18ème miał genialny pomysł regulatora z kulkami)
Kolejne zainteresowanie: funkcja regulacji prędkości obrotowej. Masa przeciwwag zachowujących się jak koło zamachowe może sprawić, że turbina wiatrowa będzie mniej zależna od zmian wiatru, co byłoby korzystne dla produkcji elektrycznej; generatory działają najlepiej z regulowaną prędkością.
Pomysł jest atrakcyjny na papierze, ale jego wdrożenie ujawnia wiele trudności, jak odkryłem, tworząc model o średnicy 1m20 (patrz zdjęcia).
1- Jak zrobić regulator kulowy działający w płaszczyźnie pionowej? Rzeczywiście, w tym przypadku grawitacja działa: górna kula ma tendencję do „opadania” w kierunku osi, a dolna do oddalania się. Jedno rozwiązanie: połącz je podwójnym odkształcalnym równoległobokiem wyśrodkowanym na osi, co neutralizuje grawitację. Łatwy do wykonania dla kilku przeciwwag, jest znacznie bardziej złożony, gdy jest ich kilka.
2 - Konieczne jest, aby siła odśrodkowa była wystarczająca, aby umożliwić nawijanie, tak aby ciężar przeciwwagi był dostosowany do powierzchni żagli. Te niezbędne dane są trudne do obliczenia, znaleziono tylko rozwiązania: pozycję regulowaną względem osi oraz ... próbę i błąd.
3 - Konieczne jest przekształcenie tego przesunięcia osiowego w uzwojeniu żagli. Zrobiłem to, kopiując to, co dzieje się na żaglówkach za pomocą liny nawiniętej na bęben u podstawy żagli, która jest w obwodzie zamkniętym, ponieważ musi działać w obu kierunkach: zwijanie-zwijanie. Aby uniknąć tarcia, wszystkie polecenia muszą być wykonane na kołach pasowych, a koniec musi być napięty liną bungee.
4 - Kolejna zmienna, którą oczywiście należy wziąć pod uwagę: długość „odtworzeń” służących do „obramowania” lub „zszokowania” żagli. Tym razem regulator kuli łatwo daje rozwiązanie: poprzez ustalenie luzów na przeciwwagach, których przemieszczenia odśrodkowe lub dośrodkowe w zależności od prędkości obrotowej umożliwiają automatyczne dostosowanie żagli do ich uzwojenia.
5 - po zwinięciu, gdy wiatr jest silny, żagle muszą być w stanie rozwinąć się samotnie, gdy osłabną, dlatego konieczne jest zapewnienie sprężyn powrotnych lub zaczepów na regulatorze w celu powrotu do środka (Watt wykorzystuje grawitację do wrócić do zera).
Praktyczne wyniki: Model działa dobrze przy umiarkowanym wietrze (zmusza 3 do 6), ale nie testowałem go jeszcze przy wiatrach sztormowych. Nadal nadaje się do zastosowania przy słabym wietrze, ponieważ tarcie jest nadal zbyt ważne, szczególnie w przypadku osi obrotu, która nie jest obecnie montowana na łożyskach kulkowych. Wreszcie pozostaje jeszcze połączenie elektryczne z małym generatorem.
Uwaga: W przypadku tego modelu regulator odśrodkowy może wydawać się zbyt duży (dlatego nieestetyczny, co jest szczególnie szkodliwe dla żagla turbiny wiatrowej), ale myślę, że na większą skalę może być proporcjonalnie mniej ważny. Ponadto, aby był mniej widoczny, można go umieścić za żaglami.