Ротор Дарье: ветряк с вертикальной осью

Чем выше скорость ротора, тем меньше угол атаки лопастей, и тем меньше компонента подъёмной силы, раскручивающая ротор. Момент этой компоненты становится равным моменту силы трения оси, и разгон прекращается

Сегодня День рождения Андрея Щетникова популяризатора технического мышления! Будьте здоровы и счастливы, спасибо за вышел труд!

Я человек простой: вижу счастливое лицо Андрея Щетникова - открываю видео.

Андрей Иванович поздравляю Вас с юбилеем!! Здоровья вам и больших творческих успехов. Вы и ваша команда делаете очень большое дело, рассказывая о том как устроен мир. Лично для меня, ваши ролики заставляют практически всегда задуматься о том, что происходит вокруг, задать себе вопросы о которых раньше и не догадывался. С Днем рождения Вас и спасибо за вашу работу.

С днем рождения, Андрей Иванович! Спасибо за ваш канал, за то, как вы жизнерадостно занимаетесь популяризацией науки. Самые лучшие пожелания вам и развития вашему каналу!

Андрей Иванович, я случайно наткнулся на Ваш канал и хочу сказать Вам огромное спасибо за Ваши познавательные ролики! Я - тот, кто будучи школьником и студентом криком орал, мол все это хрен когда пригодится и т.п.! 🙂 Однако вся эта дурь быстро вышла как только почувствовал практическую нехватку знаний! Вы объясняете так, что и дураку понятно! 🙂

С днём Рождения, Андрей!!
Как ветряк,- нам знанья сей!

Андрей Иванович, поздравляю Вас с Днём Рождения! С ростом скорости ротора растёт и аэрожинамическое сопротивление. А ещё направление 'подъёмной' сила начинает смещаться ближе к оси ротора, а значит уменьшается раскручивающая компонента 'подъёмной' силы.

Цей ротор по енергоефективності просто відстій!!!

Спасибо большое за вашу работу. Всегда приятно смотреть ваши ролики и разбираться вместе с вами в явлениях, окружающих нас

С Днём Рождения Физика :) Пусть Ваша жажда знаний никогда не ослабевает!

Андрей, с Днём Рождения! С юбилеем!

С Днем Рождения Андрей Иванович! Спасибо за Ваш труд! Крепкого здоровья, сил и море желаний!

Андрей Иванович, с Днём Рождения! Здоровья и благополучия!

Как же мне нравится этот канал. Приятно видеть людей, которым нравится наука и эксперименты.

Всех студентов с днём студента!
Всех Татьян с днём Татьяны!
А Андрея Щетникова с днём Рождения!

Здорово!) Мне очень понравились ☺️
Я думаю что тут две причины 1- у лопасти есть сила сопротивления и она с увеличением скорости вращения компенсирует поступающую энергию от ветра.
2- фактически развитие "1", сектора вращения без съема энергии имеют особенно высокое сопротивление, которое растет со скоростью вращения и глушит набор скорости вращения

С праздником вас, Андрей Иванович

Дякую вам за працю, хай щастить

С днем рождения,Андрей Иванович!
Здоровья,успехов и новых роликов,льющих свет знания!

Хороший Вы человек, хорошее дело подаете с добротой и преподавательским обаянием. Мои (точнее, наши) Вам лучшие пожелания!

Прекрасная лекция, Вы талантище, дай Боже Вам долгих и счастливых лет жизни.

какой позитивный мужчина))) видно как искренне рад своим экспериментам

Фізика це сила в питань дуже багато і мені вас приємно чути

Андрей Иванович поздравляем Вас с юбилеем!!! Спасибо!

Жаль что не вы были преподавателем физики в школе.) Очень интересно подаёте материал. Спасибо вам огромное за увлекательное времяпрепровождение.)

Уравновешиванием давления внутри/снаружи системы? Ведь ротор работает и как насос, создавая отток давления из зоны вращения. Потому как вначале вращения разница давлений ускоряет вращение ротора, а при неком равновесии набегающего потока и потока из-за разницы давлений вращение стабилизируется.
P.S. Судя по комментариям у ведущего канала юбилей. Поздравляю с Днём рожддения, желаю здоровья и творческих идей и успеха!

Интересная тема и неожиданная загадка. Андрей Иванович, с днем рождения! 🎉

Отличная лекция. Всё становится понятным, хотя до этого было непонятно. Спасибо.

Андрей Иванович поздравляю Вас с юбилеем!! Здоровья вам и больших творческих успехов С Днем рождения Вас и благодарю за вашу работу.

Я " сенсорик". Чтобы что то понять, мне надо " пощюпать." Формулы двались с трудом. Ваши видео вызывают восторг. Вспомнил из детства кинофильм " Жуковский" . Эпизод , где он запускает бумажную полоску. И она падает под углом вращаясь.

Очень познавательно. Так же хотелось бы увидеть разбор работы ротора Флеттнера.

Хеппи бездей! С юбилеем!

Impresionante explicación!!!!!отличное объяснение👍👍👍

Именно этот ротор ветряка, при его появлении , вызвал намного меньше вопросов даже чем лопастные. А все потому что он какой-то очень простой. Все гениальное - просто. Всем ФИЗИКА , друзья

Спасибо, давно хотел узнать как работают ветряки с вертикальной осью.

очень интересный выпуск - мы требуем больше знаний :)

такой же фокус с парусными яхтами. Современный скоростной катамаран или винд-серф двигаются быстрее скорости ветра))

Как всегда интересно и познавательно.
Спасибо!

Благодарю за видео
Всем добра и тепла

Благодарю!!! 🤝 Искал что-то такое 👍 значит есть и работает. Выходит и у меня получится 🤓. 🎉

Отличный учитель !!!
Если взять за постоянную силу ветра , то зависит от ширины лопасти и и от диаметра ( расстояния между лопастями)

Спасибо за объяснение.

4:50 и ещё раз о мусоре.
лопастя можно сделать из бутылки, и немножко завернуть чтоб наверняка крутились.
и натянуть их можно между дисками да хоть фанерными только пропитать.
этож можно сделать бесконечно высокий столб, главное ось покрепче с 2 опорами.
у меня появилась мысль приладить такое чудо к окну поприколу .
шириной с ведро и высотой во всё окно

При увеличении частоты вращения уменьшается угол между векторами линейной скорости лопасти и скорости потока относительно лопасти, соответственно уменьшается плечо подъемной силы и падает вращающий момент раскрутки ротора. Когда момент раскрутки уменьшается до момента сопротивления вращению ротора, раскрутка прекращается.

Очень познавательно Спасибо 🙏👍💪

Интересное видео. Благодарю.

В школе в 70х экспериментировали только с горизонтально расположенными ломтями как на сужение так и на расширение и неплохие результаты были

Любое крыло в потоке создает как подъемную силу (ПС), так и силу сопротивления (СС). С ростом оборотов скорость вымпельного ветра (поток относительно лопасти) увеличивается и эффективный угол атаки уменьшается. С ним уменьшается и ПС. А СС остается примерно одинаковой. И когда крутящие моменты от ПС сравняются с моментами от СС и от силы трения в подшипниках, тогда скорость стабилизируется.

Может быть ограничение связано с срывом потока с лопастей и возникающей турбулентностью?

Обалденно. Очень понятно.

Судя по коментариям у Андрея Ивановича день рождение, и тем более юбилей, Могу только поздравить и пожелать чтоб.... издалека заходили только самолёты.... )

Ооо, а я сам делал модельку такого ветряка! =)
Году, этак, в 2014. Меня тогда впечатлила такая конструкция, что ветер сбоку дует.
Только я его сделал по-своему: у меня лопасти были профилем самолетного крыла и расположены поперек лопастей из вашего примера.
И суть в том, что от ветра самолетный профиль лопасти создавал "подъемную" силу, направленную перпендикулярно радиусу - за счет этого и раскручивался.
p.s. нашел название: ротор Савониуса =)

1.Синяя стрелка (скорость ветра) не зависит от частоты вращения, при этом зелёная (скорость воздуха от набегащих лопастей) прямо пропорционально частоте вращения. Таким образом суммарный вектор скорости (красная стрелка) будет ближе сходиться к зелёной стрелке тем самым уменьшая угол атаки лопастей и их подъемную силу которая и раскручивает ротор.
2. Гидр.сопротивление лопастей также возрастает с ростом скорости вращения и при достижений определённой скорости совпадёт с силами раскручивающими ротор.

Для самолетного крыла подъемная сила действительно перпендикулярна вектору набегающего потока.
Но подъемная сила - только одна из проекций "полной" аэродинамической силы, действующей на крыло. Вторая проекция - сила лобового сопротивления.
Вот эту "полную" силу и следует раскладывать на две проекции.
Разумеется полная аэродинамическая сила не может быть перпендикулярна направлению набегающего потока, особенно при больших углах атаки.
Направление желтых стрелок на вашей картинке чересчур выгодно для вращения, в реальности все выглядит иначе.

Возможно вихрь оставляемый за передним крылом накладывается на заднее крыло в противофазе, тем самым тормозя вращение на определённой скорости, этот эффект скорее всего виден будет если сделать переменное расстояние у лопастей.

Спасибо за вашу работу, за работу всей вашей группы.

Вращающий момент будет возникать, также, когда хорда профиля лопасти направлена по направлению ветра потому, что коэффициент аэродинамического сопротивления будет меньше для той лопасти, которая направлена „закруглённым“ концом ему навстречу (неслучайно-же жидкость, в полёте, принимает форму капли). Разность сил сопротивления будет создавать вращающий момент.

Очень интересную тему вы затронули. Надеюсь в следующих роликах она будет развиваться. Например почему мощные промышленные ветроустановки такими не делают..

Просматривал данный видеоролик в телеграм канале, в конце видеоролика, была рекомендация автора написать комментарий на Ютубе, пришлось осуществить переход на канал пользователя в Ютубе, чтобы поздравить Вас, Андрей Иванович, с Юбилеем!!!

Просмотрел неск. комментов и понял, что многие слишком упростили физич. картину, а потому, очевидно, многое не совсем правильно излагают мнения.
... Надо рассматривать не просто углы атаки и силы от них зависящие, а моменты вращения, поскольку ветродвигателю нужен именно момент вращения, а не какая-либо сила (например, как для "динамического" паруса - вращающегося винтового ветряка так, что при торможении ветра на ветроколесе, например, на 50%, то осевая сила давления возрастает примерно на 30 % , чем у непроницаемого диска того же диаметра и при той же скор. ветра).
Момент вращения ветрогенератора (ветроколеса, ветряка, ветродвиг-ля) зависит :
-- от местных углов притекания результир-го вектора скорости воздуха по отношению к любой единой базовой линии, привязанной к конструкции ветряка, тогда местный установочный угол меняется, если конструкция позволяет выдерживать оптим угол атаки (если поворотные лопасти), т.к. в общем случае лопасти могут быть поворотными для их автоустановки на оптимальный угол атаки на большем участке пробега лопасти по кругу за один оборот (в разных секторах круга обтекание разное и постоянно меняются все параметры : величины и направления рез. скорости потока, набегающего на лопасти, аэродин.силы и плечи этих силы), т.е. имеется зависимость всех величин от параметра быстроходности Z=U/V , где U - окружная скорость лопасти,
V - скор.ветра ;
-- от плеча, создающего вращ. момент от результир. аэродин силы (подъёмн. и силы лоб. сопротивления, которые за один оборот постоянно меняются по модулю и направлению) относительно оси вращ. ВК, который то и зависит от углов притекания.
Например, возможен случай, когда обороты меньше и аэрод.силы меньше, но плечо больше (при Zоптим), в итоге вращ. момент больше. А нужен именно наибольший вращ. момент при заданных оборотах и скор.ветра.
Т.е.параметр Z очень важен (аналог "поступи" у возд.винта), как и у ВК с горизонт.осью ;
-- необходимо учитывать зоны, где лопасти создают отрицательный вращающий момент : больше там, где лопасть набегает параллельно на ветер, т.к. сила лоб.сопротивления зависит от суммы модулей скоростей ветра и окружной, а на противоположной стороне лопасть движ. по направл.скор.ветра и результ-щая скор. гораздо меньше, как и сила лоб.сопрот., но плечо силы там и там самое большое, а Ya=0. Мвр=Ra*r, где r - радиус ВК, Rа - полная аэродин сила 1 конкретной лопасти. Причём, при расчётах надо одномоментно учесть моменты сил вращ. всех лопастей в нескольких разных положениях лопастей, а значит с разными моментами вращения каждая. Найти результирующую моментов сил и определить выгодные расчётн. обороты при номинальной нагрузке на вал ротора ВК и заданной скор.ветра ;
-- по большому счёту необходимо учитывать затенение подветренных лопастей наветренными.
Ещё надо учесть след. :
-- чем больше лопастей, тем меньше вибрации ;
-- когда больше некоторого колич-ва лопастей, то ухудшается общий КПД ВК, т.к. сильно проявляется отрицат-е влияние сходящих струй с лопастей на последующие лопасти. Вредное влияние сходящих струй тем больше, чем шире хорда лопасти, чем больше коэф.подъёмной силы профиля лопасти и колич. лопастей.
... Профиль лопасти надо выбирать по макс аэродин. качеству К=Су/Сх , причём по поляре для того числа Рейнольдса, которое будет в реальном расчётном (номинальном) режиме работы ВК.
... Поляра для большинства профилей зависит от числа Rе, особенно для авиамодельных проф. с небольшими числами, т.к. размеры и скорости полёта сравнительно малы. А эти параметры сравнимы с ветряками.

авторотация очень хорошо. она автоматически ограничивает скорость оборотов и предотвращает разрушение генератора. на обычных генераторах приходется это делать принудительно

Огромное спасибо за видео. С Днем рождения! И осталось сравнить. что эффективнее - горизонтальный ротор или Дарье.

Есть одно устройство, которое по принципу действия связано с этим ротором. Называется оно - циклолёт

Супер идея покажите как такой генератор сделать)

1 вариант (простой) - с увеличением скорости вращения растёт сопротивление воздуха (на дисках например); 2 вариант (сложный) - при увеличении скорости вращения увеличивается скорость набегания потока на лопасть и изменяется соотношение углов атаки и лобового сопротивления, как следствие изменяется направление и величина подьемной силы. Если это так то диапазон максимального КПД этого ветряка можно было бы расширить предусмотрев возможность изменения угла лопастей в процессе работы!

Интересно!

классное видео, но для меня вот интереснее динамика и изменения в системе при изменениях скорости воздушного потока.
и вытекающее:
как в подобной системе достичь стабильной скорости вращения на основном валу(на котором эта система закреплена) при изменениях воздушного потока, при том в условиях рывков и провалов. и кроме того как ограничить скорость вращения для исключения саморазрушения системы в целом, так и её отдельных узлов, в данном случае важнее собственно именно система лопастей.

Уважаемый Андрей ,предложите ветряк для установки на вентиляционные каналы на крыше многоквартирного дома ,что бы применить в жизни

Надо сделать такой побольше и генератор подключить, и будет вам вечная электроэнергия))

Один шаг до разбора циклолётов (гиролёты уже были)! :)
Предложение подключить генератор и брать энергию может и физично, но не технично - интересно какую мощность мы можем снять.
На вступительных видео лопасти были бочкообразные, винтовые. Какой в этом смысл?
Если управлять наклоном лопастей, насколько можно увеличить снимаемую с ветра мощность? Этот предел больше или меньше 27/64?

Удивительно ... :)

Было бы интересно посмотреть на скорость вращения,
Под разной нагрузкой

Жду с нетерпением когда перейдите к воздушным винтами.

Диск Рэле́я также после некоторой предельной уг.скорости и момента инерции крутится не смотря на кажущуюся симметричность, которая только относительно собственных геометрических осей, а относительно набегающего потока даже у шара возникает асимметрия 🧐

В конечном счёте, скорость вращения ротора все равно зависит от скорости потока. Если при установившейся скорости ротора увеличить скорость потока, скорость вращения ротора тоже увеличится, и наоборот

Андрей Иванович, с днём рождения Вас! Творческих успехов и новых идей Вам!
Всегда, начиная со школы, увлекался физикой и до сих даже в солидном возрасте смотрю ваши ролики с открытым ртом! Спасибо Вам огромное за интересные опыты и решения!
Вопрос: в начале девятой минуты ролика Вы говорите, что если у ротора больше двух лопастей, то у него нет мёртвых точек. Но в начале ролика почему-то в самый первый раз Вам пришлось ротор толкнуть, хотя у него три лопасти. Почему?

Здравствуйте, я совсем не физик ( все коменты и Ваши ответы - не прочел, может ответ уже был дан ) - моё мнение, почему замедляется скорость вращения и становится стабильной - это сопротивление воздуха, относительно выпуклой части крыла ( оно само себе создаёт сопротивление, дальше которого, не может развить скорость )

Расскажите пожалуйста про супермаховик Гулия и рассчет этого маховика?

То же происходит, когда едешь на велосипеде, при определенной скорости вращение педалей не влияет на скорость никаким образом, потому как колесо вращается с максимальной доступной скоростью

Андрей Викторович, будучи уже в возрасте , могу предположить что для увеличения скорости , нужно согнуть концы лопастей под определенный угол, как сейчас делают на крыльях современных самолетах. И что основная нагрузка лежит именно на концах лопастей. Как в холодную погоду , пингвины сбивабтся в кучу и основной холод приходит на крайних. Те которые внутри , тепло.
Не знаю правильно ли донесь свою мысль.

Как прислать материалы новых ветрогенераторов, принципы работы основаны на газодинамики? Для проведения практических опытов с анализом характеристик.

В одном из предыдущих роликов Вы научили нас рассчитывать мощность ветрового потока для ветряков с горизонтальной осью. А как рассчитать мощность ветрового потока для ветряка с вертикальной осью вращения?

Здравствуйте.
Спасибо за пополнение знаний.
Жаль в фоне текущих жизненных обстоятельств знания вылетают из головы.
Сопло Лаваля (фирменная сопля)) это то самое, что применяется в Jetoptera ?
Их "bladeless propulsion system" преподносится как что то новое.

Вы рассматриваете ситуации, когда воздушный поток набегает на лопасти и вращает их. А мне хотелось бы узнать какую силу тяги развивают лопасти винтомоторного самолёта или, например, вертолета . И какую максимальную силу тяги можно получить при вращении лопастей (например вентилятора или вертолета).От каких факторов она зависит?

Меня очень интересует возможность практического создания летающего транспорта на данном принципе

Интересно посмотреть на его работу под небольшим углом.

У циклолёта по этому же принципу подъёмная сила возникает?

Андрей, здравствуйте! Хочется узнать Ваше мнение о принципах получения кинетической энергии и противоречивых походах специалистов в расчётах по созданию конструкций. Одни за крыльчатые лопасти, которые работают за счёт подъёмной силы, другие за " фронтальные лопасти" с максимальным получением мощности ( получить максимальный момент приложенных сил).

Вы нарисовали подъемную силу, которая раскручивает ротор, но кроме этого работает также и drag - сила сопротивления. Существует некая оптимальная скорость, зависящая от конкретной формы крыла, в которой соотношение подъемной силы, к сопротивлению максимальна, а затем при увеличении скорости движения крыла, это соотношение падает. Очевидно, драг растет быстрее подъемной силы. Ну и на какой-то скорости вращения суммарная работа подъемной силы за оборот сравнивается с работой силы сопротивления.

Задача, которую мы рассматривали с коллегами. Хочу предложить ее рассмотрение на вашем канале. Возможность создания компреактивного пропеллера. Суть задачи; на концах лопастей воздушного винта (винт малого диаметра, до одного метра) располагаются ПВРД, как известно дозвуковые ПВРД обладают низким КПД, а линейная скорость на законцовках винта должна быть дозвуковой. Существует ли возможность получить достойное КПД подобной силовой установки, за счет дополнительного введения в тракт ПВРД воздуха который нагнетается через ступицу винта и подвергается сжатию, под действием центростремительного ускорения, проходя через профилированный канал внутри лопасти, от комля к ПВРД на законцовке. Трудностями при подаче топлива к ПВРД пренебрегаем. Заранее благодарен.

В детстве запускал на авторотации простые полоски бумаги

Так вопрос: а где расчеты КПД?
Почему не посчитали и не показали эффективность преобразования таких генераторов? Или это не возможно сделать?

Так вроде такие ветряки не используют т.к. кпд у них значительно меньше. Вращаться они начинают при более сильном ветре чем с горизонтальной осью.

Угол атаки уменьшается при увеличении угловой скорости вращения и сила сопротивления (Cx) уравновешивает проекцию Cy

А какой КПД у такого ротора?

Сопротивлением газовой массы. Как еще почитал у других уменьшением угла атаки.

Срыв потока с крыла ограничивает скорость? Нужно изменяемый угол атаки?

Ветрогенератор данного типа известен, как ротор Дарье. Однозначной теории работы этого ротора нет. Есть гипотеза, что каждая лопасть ведет себя как машущее крыло, сбрасывающее с себя вихри Кармана.
Долгое время угол установки лопастей делали нулевым, Но сравнительно недавно выяснилось, что при угле 3-5 градусов КПД ротора заметно прирастает.
Быстроходность ротора Дарье может достигать 3-х единиц (скорость лопасти втрое больше скорости ветра).
При быстроходном режиме работы на экспериментальных образцах достигнут реальный КПД порядка 45%. Это больше, чем у самых лучших ветрогенераторов пропеллерного типа. И это при том, что значительную долю полезной мощности отъедают траверсы, на которых держатся лопасти.
При дисковом закреплении лопастей потери связаны с тем, что диски работают в режиме центробежного вентилятора и опять же воруют полезную мощность.
Активную работу по совершенствованию ветрогенераторов с ротором Дарье ведут Горелов Д.Н., Баклушин П.Г.
Обосновать стабилизацию оборотов ротора Дарье при окружной скорости лопастей равной скорости ветра невозможно, поскольку при использовании профилированных лопастей, их окружная скорость может втрое опережать скорость ветра, а на холостом ходу превышение может достигать пяти единиц.

Спасибо за разбор. Очень интересно. Но в таком роторе с 2мя лопастями, когда они располагаются параллельно ветру, сила воздействия падает, но что происходит с роторами с 3я искривлённым лопастями? Они в любом положении получают одинаковую силу ветра и одинаковое противодействие? Будут ли такие лучше или хуже?