Ein Flugzeugpropeller mit variabler Steigung

Ab einem bestimmten Punkt bringt eine hohe Rotordrehzahl keinen Vorteil mehr

Der Vorteil der Rotorspitzengeschwindigkeit liegt bei etwa 80 m/s, wobei die marginalen Energieeffizienzgewinne bei etwa 110 m/s auf 0 fallen. Warum erwähne ich das? Weil es uns sagt, wie wir Rotoren für hohe Windgeschwindigkeiten konstruieren wollen. Anstelle eines leichteren Rotors, der sich mit dem Wind bewegt, wollen wir einen schwereren und größeren Rotor, der dem ständigen Verschleiß standhält. Außerdem gibt es einen bestimmten Punkt der Rotorlänge bei hohen Geschwindigkeiten, an dem wir unsere Kapitalrendite verlieren. Je höher die Windgeschwindigkeiten, desto schneller bewegt sich der Rotor, desto schneller bewegt sich die äußere Spitze. Um zu verhindern, dass die äußere Spitze zu hoch wird, wäre es daher effizienter, bei stärkerem Wind kleinere Blätter zu verwenden.

Windkraftanlagen können bereits hohe Windgeschwindigkeiten überstehen

Laut Wikipedia beträgt eine übliche Überlebensgeschwindigkeit 60 m/s (134 mph), während einige Turbinen für bis zu 80 m/s (180 mph) ausgelegt sind. Turbinen blockieren ihre Rotoren bei höheren Windgeschwindigkeiten, um Schäden zu vermeiden. Kommerzielle, die ich mir angesehen habe, tendieren dazu, unter 30 m/s zu sperren; das ist 67 mph und niedriger als die Windgeschwindigkeiten Ihres Planeten. Eine hohe Überlebensgeschwindigkeit bedeutet nur, dass das Reittier und die Klingen nicht von Winden mit einer bestimmten Geschwindigkeit umgeweht werden.

Was Sie brauchen, ist Tonhöhenvariation

Die Pitch-Variation ermöglicht es einem Turbinenblatt, den Winkel in Bezug auf den Wind zu ändern. Es gibt Papiere, die elektronische Steueralgorithmen für die Rotorneigung vorschlagen, die Windgeschwindigkeiten von bis zu 50 m/s (111 mph, gut genug für Ihre Welt) erfassen können. Der Grund, warum Sie eine variable Steigung benötigen, ist, dass Ihre Windgeschwindigkeitsänderungen (von 60 - 100 mph) einen weiten Bereich abdecken. Eine effiziente Produktion bei 60 mph erfordert nicht die gleiche Steigung wie eine effiziente Produktion bei 100 mph.

Windflügel mit variabler Steigung gibt es, soweit ich das beurteilen kann, nicht im Handel. Es gab einige Forschungsbeispiele .

Viele Flugzeuge haben jedoch Propeller mit variabler Steigung . So verfügt beispielsweise das Militärtransportflugzeug C-130 Hercules aus den USA über einen solchen Propeller. Ihr Turbinendesign sieht aus wie ein Flugzeugpropeller mit elektronisch gesteuerten Rotoren mit variabler Steigung. Beachten Sie im Bild unten, dass jeder Rotor eine kreisförmige Befestigung an der Nabe hat. Dadurch kann der Winkel zwischen dem Blatt und dem entgegenkommenden Wind gedreht werden.

Fazit

Flugzeugrotoren können ihre Steigung offensichtlich erfolgreich bei Windgeschwindigkeiten über den von Ihnen vorgeschlagenen 60 - 100 Meilen pro Stunde einstellen. Algorithmen zum Steuern der Tonhöhe zum Optimieren der Leistungserzeugung sind in der Literatur vorgeschlagen worden. Und Turbinenanlagen halten bereits Windgeschwindigkeiten von über 290 km/h stand. Kombinieren Sie diese drei Konzepte, um ein erfolgreiches Hochgeschwindigkeits-Windsystem zu entwickeln.

Kurze Antwort: Ja.

Sehen Sie sich einige der Optionen in diesem Link an . Ich denke, Sie interessieren sich für die Windspire.

"Diese 30 Fuß hohe, 4 Fuß breite Turbine erzeugt 2000 Kilowatt pro Stunde bei Windgeschwindigkeiten von 12 Meilen pro Stunde und kann Windgeschwindigkeiten von bis zu 105 Meilen pro Stunde überstehen."

Es ist auch schön und kompakt, was es noch besser für die Art von Szenario geeignet macht, die Sie beschreiben. Sie möchten es jedoch wahrscheinlich für Ihre Zwecke vergrößern. Es gibt keinen besonderen Grund, warum Sie sie nicht viel, viel größer machen könnten, ohne ihre Fähigkeit zu beeinträchtigen, mit Ihren hohen Windgeschwindigkeiten fertig zu werden.

In Anbetracht der Tatsache, dass Flugzeugpropeller wesentlich schneller als Windkraftanlagen sind, aber nicht auseinander fliegen, sollten Sie meiner Meinung nach in der Lage sein, eine Windmühle zu bauen, die Ihrer Windgeschwindigkeit entspricht.

Aber wie langweilig. Bauen Sie stattdessen Windkraftanlagen nach dem Vorbild von Düsentriebwerken! Die gehen richtig schnell. Ich konnte nur einen finden.

https://www.youtube.com/watch?v=ygBsb5FKyOo

Sie können behaupten, dass die radiale Redundanz es in den starken Winden Ihrer Welt besser zusammenhält. Und es sieht cool aus!

Klingen wechseln

Verrückt einfach. Sie gehen zu Clipper Windpower und sagen: "Hey Leute, ich möchte Ihre kommerziellen industriellen Windmühlen von der Stange, aber ich habe einen sehr seltsamen Luftdruck und eine sehr seltsame Windgeschwindigkeit."

Warum Klipper? Denn bis vor kurzem war Clipper Teil von UTC (United Technologies), einem großen Luft- und Raumfahrtkonzern. Und so werden ihre Rolodexes immer noch voll sein mit Kontakten aus ...

Wer ist der führende Hersteller von Propellern in der westlichen Welt, der sie für alles hergestellt hat, von der Spirit of St. Louis bis zur weiterentwickelten E-2 Hawkeye*. Seien Sie versichert, Hamilton Sundstrand-Propeller haben überhaupt keine Probleme mit Ihren Windgeschwindigkeiten.

Beide Unternehmen finden leicht ein neues Windmühlenblatt für Sie, das an ihre Standardnaben und Steuersysteme „anschraubt“, und die Lagerverwaltungssoftware muss nicht einmal wissen, dass es sich auf einem anderen Planeten befindet. Das heißt, keine neuen Fehler.

* Der 8-Blatt-Propeller ist zwar aerodynamisch übertrieben, aber ein gerades Vielfaches des vorherigen 4-Blatt-Propellers, und das vereinfacht das Umschreiben der Radarsoftware erheblich, da das Rotodome und andere Radarsysteme ihre eigenen Propellerschatten berücksichtigen müssen).