Una hélice de avión de paso variable

No hay ninguna ventaja en la alta velocidad del rotor más allá de cierto punto.

La ventaja de la velocidad de la punta del rotor alcanza un máximo de alrededor de 80 m/s, con ganancias marginales de eficiencia energética que caen a 0 a aproximadamente 110 m/s. ¿Por qué menciono esto? Porque nos dice cómo queremos diseñar rotores en vientos de alta velocidad. En lugar de un rotor más liviano diseñado para moverse con el viento, queremos un rotor más pesado y más grande diseñado para resistir el desgaste constante. Además, hay un cierto punto de la longitud del rotor a altas velocidades en el que perderemos el retorno de la inversión. Cuanto mayor sea la velocidad del viento, más rápido se mueve el rotor, más rápido se mueve la punta exterior. Por lo tanto, para evitar que la punta exterior se eleve demasiado, sería más eficiente usar palas más pequeñas con vientos más fuertes.

Las turbinas eólicas ya pueden sobrevivir a vientos de alta velocidad

Según wikipedia, una velocidad de supervivencia común es de 60 m/s (134 mph), mientras que algunas turbinas tienen una clasificación de hasta 80 m/s (180 mph). Las turbinas bloquearán sus rotores a velocidades de viento más altas para evitar daños. Los comerciales que miré tenderán a bloquearse por debajo de 30 m/s; que es 67 mph e inferior a la velocidad del viento de su planeta. Una alta velocidad de supervivencia solo significa que la montura y las cuchillas no serán derribadas por vientos de cierta velocidad.

Lo que necesitas es variación de tono.

La variación de paso permitirá que una pala de turbina cambie el ángulo con respecto al viento. Hay documentos que proponen algoritmos de control electrónico para el paso del rotor que pueden capturar velocidades del viento de hasta 50 m/s (111 mph, lo suficientemente bueno para su mundo). La razón por la que necesita un paso variable es que los cambios en la velocidad del viento (de 60 a 100 mph) cubren un amplio rango. La producción eficiente a 60 mph no requerirá el mismo paso que la producción eficiente a 100 mph.

Las aspas de viento de paso variable no existen comercialmente, que yo sepa. Ha habido algunos ejemplos de investigación .

Sin embargo, muchos aviones tienen hélices de paso variable . Por ejemplo, el avión de transporte militar C-130 Hercules de los EE. UU. Tiene una hélice de este tipo. El diseño de su turbina se parecerá a la hélice de un avión, con rotores de paso variable controlados electrónicamente. Tenga en cuenta que en la imagen a continuación, cada rotor tiene un accesorio circular al cubo. Esto le permitirá rotar el ángulo entre la hoja y el viento que se aproxima.

Conclusión

Obviamente, los rotores de los aviones pueden ajustar su tono con éxito en velocidades de viento superiores a las 60 - 100 mph que usted propone. En la literatura se han propuesto algoritmos para controlar el paso para optimizar la producción de energía. Y las instalaciones de turbinas ya pueden soportar velocidades de viento de más de 180 mph. Combine estos tres conceptos para desarrollar un sistema eólico de alta velocidad exitoso.

Respuesta corta: Sí.

Echa un vistazo a algunas de las opciones en este enlace . Creo que el que te interesa sería el Windspire.

"Esta turbina de 30 pies de alto y 4 pies de ancho genera 2000 kilovatios por hora con vientos de 12 mph y puede sobrevivir a vientos de hasta 105 mph".

También es bonito y compacto, lo que lo hace aún más adecuado para el tipo de escenario que estás describiendo. Sin embargo, probablemente querrá ampliarlo para sus propósitos. No hay ninguna razón en particular por la que no puedas hacerlos mucho, mucho más grandes sin comprometer su capacidad para manejar las altas velocidades del viento.

Teniendo en cuenta que las hélices de los aviones van sustancialmente más rápido que las turbinas eólicas pero no se rompen, creo que debería poder montar un molino de viento igual a su velocidad del viento.

Pero qué aburrido. En su lugar, ¡haga turbinas de viento modeladas en motores a reacción! Esos van muy rápido. Solo pude encontrar uno.

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

Puede afirmar que la redundancia radial lo mantiene unido mejor en los fuertes vientos de su mundo. ¡Y tiene un aspecto genial!

cambiar las cuchillas

Loco fácil. Usted va a Clipper Windpower y dice: "Hola chicos, quiero sus molinos de viento industriales comerciales listos para usar, pero tengo una presión atmosférica y una velocidad del viento muy extrañas".

¿Por qué Clipper? Porque hasta hace poco, Clipper formaba parte de UTC (United Technologies), un gran conglomerado aeroespacial. Y así sus Rolodex seguirán llenos de contactos de...

Quién es el primer fabricante de hélices en el mundo occidental, habiéndolos fabricado para todo, desde el Spirit of St. Louis hasta el evolucionado E-2 Hawkeye*. Tenga la seguridad de que las hélices Hamilton Sundstrand no tienen ningún problema con la velocidad del viento.

Entre ambas compañías encontrarán fácilmente una nueva aspa de molino de viento para usted que se "ajusta" a sus centros y sistemas de control estándar, y el software de control de existencias ni siquiera necesita saber que está en un planeta diferente. Lo que significa que no hay nuevos errores.

* La hélice de 8 palas, aunque aerodinámicamente excesiva, es un múltiplo par de la hélice anterior de 4 palas, y eso simplifica enormemente la reescritura del software del radar, ya que el rotodomo y otros sistemas de radar deben tener en cuenta sus propias sombras de hélice).