과학연구

수평풍차에서 방향타판의 자중을 리용한 속도조절장치에 대한 연구

 2019.5.1.

경애하는 김정은동지께서는 다음과 같이 말씀하시였다.

《풍력과 조수력, 생물질과 태양에네르기에 의한 전력생산을 늘이며 자연에네르기의 리용범위를 계속 확대하여야 합니다.》

김일성종합대학 력학부에서는 풍력을 비롯한 자연에네르기를 리용하여 전력생산을 늘일데 대한 경애하는 김정은동지의 말씀을 높이 받들고 소형수평풍차의 안전한 운영을 보장하는 방향타판의 자중을 리용한 속도조절장치에 대한 연구를 진행하고 설계를 완성하여 현지에 도입하였다.

지금까지 소형수평풍차에 가장 많이 적용되여온 속도조절장치는 회전면편기식(웃방향 및 측면편기식)이며 여기서도 많은 비중을 차지하는것은 1980년대 초반기에 비교적 완결된 구조로 개량개발된 방향타전체의 자중에 의한 경사돌쩌귀식회전면편기방식이다.

장치는 종전의 회전면편기식들보다 용수철과 지레대 등 복잡한 요소들이 없이 간편하고 비교적 정확하게 작용하지만 타전체의 자중을 리용하기때문에 경사돌쩌귀지지축과 토시에 작용하는 국부적인 접촉응력이 크고 눈비에 의한 부식으로 초래되는 윤활성파괴와 겨울철의 동결로 점차 속도조절작용이 원활하지 못하는 제한성이 있다.

우리는 이러한 제한성으로부터 타축의 한쪽끝에 대한 밀페된 회전지지를 실현하고 방향판의 자중을 리용하여 타축이 자전하면서 속도조절을 실현하는 한가지 회전면편기방식을 제안하고 그의 력학적특성을 밝히며 합리적인 설계파라메터를 결정하는데서 제기되는 문제를 해결하였다.

이 조절장치의 특성은 다음과 같다.

첫째로, 풍차날개바퀴에 작용하는 정면압력에 의한 회전면편기방식으로서 방향판의 자중만을 리용하여 그것이 타축선주위로 회전한다.

둘째로, 풍차의 동체구조를 간단하게 구성하여 제작하기 쉽고 타축의 회전부가 밀페되였으므로 그에 대한 윤활성을 담보하여 속도조절의 원활성을 보장한다.

우리 나라에는 동서해안지구뿐아니라 내륙의 백두산지구를 비롯하여 년평균풍속이 높은 풍력적지들이 많은것으로 하여 풍력자원이 풍부하므로 해당 지대의 특성에 맞는 수십kW로부터 수십W에 이르기까지 소형과 극소형풍력발전장치들을 만들어 리용하면 가정과 기업소들에서의 조명과 문화기재의 전력보장에 적지 않은 보탬을 줄수 있다.

이 장치구성에서는 수시로 변하는 바람속에서 안정된 출력을 얻으며 태풍에 의한 전반장치의 보호에서 중요한 속도조절장치를 합리적으로 설계하는것이 중요하다.

우리는 풍차날개바퀴에 작용하는 정면압력에 의한 한가지 회전면편기방식의 속도조절장치를 제안하고 그의 력학적특성을 밝히며 합리적인 설계파라메터를 결정하는데서 제기되는 문제를 해결하였다.

첫째로, 방향타축의 한쪽끝에 대한 밀페된 회전지지를 실현하고 방향판의 자중을 리용하여 타축이 자전하는 속도조절방식을 제안하고 그의 원리를 밝혔다.

둘째로, 제안된 이 장치의 력학적특성을 밝힌데 기초하여 기본관계식을 유도하고 해당 규모에 맞게 합리적인 설계정수를 결정하였다.

셋째로, 연구결과에 기초하여 1kW수평풍차를 현지에 도입하여 그 실용성과 정확성, 경제적효과성을 평가하였다.

우리는 보다 정확하고 실용성있는 풍차의 속도조절장치를 확대도입하기 위한 연구사업을 심화시키고있다.