Любой ветряной двигатель работает за счет кажущегося ветра.Универсальное легкое низкоскоростное крыло

К чему только не приравняли этот двигатель. Это парусный двигатель с вертикальной осью вращения. В существующей теории нет ни слова о парусе, хотя сам парус является ветряным двигателем. Создатели теории видимо решили, что парус это что то старое и не нужное, но парус не терял и никогда не потеряет своей современности, как и колесо. Вся теория, которая была создана в начале прошлого века, сводится к тому, что винт является лучшим ветряным двигателем. Все теории идеального ветряного двигателя тоже сводятся к винту, но за годы были созданы многие ветряные двигатели, которые по многим показателям превосходят винты.

С начала 30-х годов прошлого века пытаются создать ветроход, т.е. на парусных судах заменить парус на крылья или ветряные двигатели с передачей энергии на морской винт, но после испытаний все эти ветроходы отправились на свалку. Ветроходы не смогли даже близко приблизится к парусному судну по скорости. Для большинства людей парус является тряпкой на палке, что ветер дунул в тряпку и парусное судно пошло и что максимальную скорость парусное судно развивает, когда ветер дует в тряпку сзади. Это происходи потому, что нет описания паруса в научной литературе. Парус изучается только в некоторых морских вузах и парус изучают люди, которые занимаются парусами. Паруса бывают двух видов. Паруса, которые работают только за счет лобового сопротивления — такие паруса применялись в древности и на современных парусных судах редко используются. Мы рассмотрим парус, который применяются на современных парусных судах и являются универсальным легкими низкоскоростным крылом.

 Любой ветряной двигатель работает за счет кажущегося ветра.

Лопасти двигателя движутся в потоке и за  счет движения создают дополнительный ветер . Кажущейся ветер – это сумма двух векторов, вектора скорости ветра и вектора скорости, создаваемого за счет движения. Кажущейся ветер создает давление на парус F1 (сила лобового сопротивления ), F1=CxSp/2 , где Сх- коэффициент, для паруса Сх=1,3, S-площадь паруса (), р — плотность воздуха (1,29 кг/), Vк- скорость  кажущегося ветра (м/сек). За счет вогнутости паруса, на парусе возникает подъемная сила крыла F2. По закону Бернули , при обтекании внешней стороны паруса, скорость обтекания V1 возрастает, а давление Р1 уменьшается. При обтекании внутренней стороны паруса, скорость V2   уменьшается, а давление Р2 увеличивается. Подъемная сила крыла F2=P2 – P1.

Парус может работать за счет лобового сопротивления, подъемной  силы крыла  и использовать эти силы вместе в зависимости от угла атаки (угол атаки -угол между хордой паруса  и направлением кажущегося ветра). При острых углах атаки парус работает за счет подъемной силы крыла, при углах атаки до 40 градусов (зависит от ширины и вогнутости паруса) парус работает за счет подъемной силы крыла и лобового сопротивления и развивает максимальную мощность, при углах атаки более 40 градусов парус работает за счет лобового сопротивления.  Вогнутость паруса, или как называют яхтсмены «пузо» паруса, определяется отношением ширины,  аэродинамического  профиля f к длине хорды паруса I и выражается в процентах f/I 100% .

Увеличение вогнутости паруса ведет к увеличению подъемной силы крыла, но при определенном значении обтекающий слой воздуха отрывается от внешней поверхности паруса и подъемная сила крыла исчезает, поэтому для сильных ветров вогнутость паруса делают  5-7 %, для слабых ветров 10-12%. Вогнутость паруса также зависит от ширины паруса, для узких парусов вогнутость увеличивают, а для широких уменьшают. На современных парусах применяют латы. Латы – это полужесткие или жесткие ленты, вставленные поперек паруса  (поперек паруса вшиваются карманы, в которые вставляются латы), которые формируют аэродинамический профиль паруса.

На мягком парусе «пузо» паруса может надуться в любом месте паруса, а при применении лат, парус надувается по латам, создавая необходимый аэродинамический профиль. Латы также увеличивают прочность паруса. На парусном крыле возникает подъемная сила крыла, как на крыле и парус использует силу лобового сопротивления. В результате подъемная сила на парусном крыле выше чем у крыла. На крыло тоже действует сила лобового сопротивления, но эта сила сведена к минимальному значению за счет обтекаемого профиля. Но подъемная сила на крыле появляется при скорости, при маленькой скорости подъемная сила незначительна (можете проверить на любом вентиляторе). Для примера возьмем маленький самолет и дельтаплан, на котором стоит парусное крыло. Для того, чтобы самолет взлетел, его нужно разогнать, чтобы на крыльях появилась подъемная сила, т.е. нужна взлетная полоса.

Дельтаплан взлетает с поляны и мощность двигателя нужна меньше. Не так давно появился виндсерфинг (доска с парусом). Эта доска не просто ездит по воде, а летает с помощью паруса. Появился летающий парус, с помощью которого ездят по снегу и по воде. Сейчас летающий парус ставят на небольшие морские суда и добиваются экономии топлива более10%, т.е. парус находит все новые применения, который теоретики хотели закопать 100 лет назад. Но парусное крыло имеет очень большой недостаток. Парусное крыло имеет очень большое сопротивление на больших скоростях. Дельтаплан не может разгоняться более 120 км/час. Поэтому на малых скоростях лучше работает низкоскоростное крыло, которым является парус, а при больших скоростях лучше работает крыло.

Теперь рассмотрим, как работает парус на парусных судах.

Я нашел первую попавшуюся эпюру в интернете. Тримаран – это трехкорпусное судно, но на парусном тримаране боковые корпуса раздвигаются по сторонам и используются как поплавки, что приводит к увеличению остойчивости и позволяет увеличить площадь парусов, что позволяет увеличить скорость. Судя по водоизмещению это одноместный маленький тримаран с одним парусом. Скорость тримарана на эпюре дана в м/сек при скорости ветра 5 м/сек. Парус начинает работать при ветре 0,5 м/сек. Как видим из эпюры, против ветра тримаран двигаться не может. При курсе около 15 против ветра парус начинает работать на острых углах атаки, когда работает подъемная сила крыла и не может развивать максимальную скорость.

При курсе около 60 против ветра тримаран развивает максимальную скорость, парус стоит под углом атаки, при котором развивает максимальную мощность (работает подъемная сила крыла и лобового сопротивления) и скорость кажущегося или вымпельного ветра максимальна. При курсе 180, когда ветер дует сзади скорость тримарана падает (работает только сила лобового сопротивления). Для парусных судов это самый наихудший курс, потому что судно плохо управляется. Тримараны на данном этапе являются самыми современными скоростными парусными судами. Спортивные двух парусные тримараны могут разгоняться до скорости, превышающую скорость ветра. Работу тримаранов вы можете посмотреть в интернете, набрав тримаран-видео.
Буер (парус на коньках) может разгоняться до скорости, которая на много превышает скорость ветра. При определенном курсе против ветра скорость кажущегося ветра, за счет которого двигается буер, намного превышает скорость ветра. Теоретики говорят по этому поводу, что этого не может быть, потому что не может быть никогда, нельзя перейти грань Бетца – Жуковского, которая составляет 0,593. Теперь рассмотрим работу винта. Бастроходность винта Z=6, это значит, что скорость конца лопасти винта двигается в 6 раз быстрее ветра.

Верхней части лопасти винта можно двигаться в несколько раз быстрее ветра, а буеру разгоняться выше скорости ветра нельзя? Они противоречат сами себе. Все это доказано на практике, рекорды буера официально зарегистрированы. Двигатель Дарье тоже работает на скоростях, превышающих скорость ветра. В Казахстане создали двигатель Бидарье. На одной оси независимо установили два двигателя Дарье. Сначала взяли два двигателя одного вращения, а затем раскрутили два двигателя разного вращения и получили КИЭВ более 0,593.