AEROMOTORE
AEROMOTORE
. Grande fervore di studî e di progetti è rivolto verso gli aeromotori (v. motore, XXIII, p. 977), nell'intento di utilizzare l'energia disponibile nel vento in impianti aeroelettrici (v. elettrica, energia, in questa App.). La possibilità di sviluppo su scala industriale di tali impianti dipende essenzialmente dal poter ridurre il peso e l'ingombro delle installazioni in rapporto alla potenza sviluppata. Uno degli artifici più comunemente impiegati a questo scopo è l'aumento della velocità dell'aeromotore. Gli inconvenienti che ne risultano, quali l'insufficienza del momento di rotazione all'avviamento e la sfavorevole caratteristica del momento stesso, possono essere eliminati con la variabilità dell'angolo d'incidenza delle pale, l'adozione di speciali tipi di generatori elettrici, ecc. Mancava tuttavia, sino a qualche anno fa, un procedimento di calcolo per progettare la forma e le dimensioni delle pale degli aeromotori tale da tener conto dell'effettivo andamento dei fenomeni aerodinamici nella trasformazione dell'energia, che ha luogo, per la pala dell'aeromotore, in maniera inversa a quella di una pala d'elica di propulsione.
Per l'elica dell'aeromotore non si ha ancora una trattazione teorica rigorosa; buoni risultati tuttavia possono essere ottenuti con soluzioni approssimate, che hanno avuto il collaudo sperimentale in prove al tunnel aerodinamico su modelli. Per lo studio di profili delle pale della girante ci si può servire dei diagrammi polari caratteristici dei profili alari, forniti dai laboratorî di aerodinamica, fra i quali sono da ricordare il National Advisory Committee for Aeronautics (NACA) negli Stati Uniti e l'Aerodynamische Versuchs-Anstalt a Gottinga (AVAG).
La potenza massima Pmax, in kgm/sec. dell'aeromotore si può ritenere (v. elica, XIII, p. 802) pari a
della potenza Po della corrente d'aria che investe la girante di superficie S, essendo Po data da
con v velocità dell'aria e ρ densità dell'aria. Ponendo questa uguale a
per l'aria a 18° e a 760 mm., si ha Pmax = 0,000285 v3D2 in kW. La potenza effettiva Pe del'aeromotore si può ridurre, come ordine di grandezza, a circa il 65% della Pmax e quindi a circa il 35% di Po.
Sinteticamente si chiama coefficiente di potenza il rapporto
nelle figg. 1 e 2 sono riportati i valori di Cp, rispettivamente per un aeromotore lento e per un aeromotore veloce, in funzione del rapporto
tra la velocità periferica delle pale al loro estremo (u) e quella del vento (v). Il rapporto
è detto coefficiente del regime di velocità caratteristico dell'aeromotore, in quanto il rendimento massimo di questo è subordinato alla sua costante uguaglianza al valore ottimo, che risulta inferiore ad 1,5 per gli aeromotori lenti, compreso fra 1,5 e 3,5 per gli aeromotori mediamente veloci, maggiore di 3,5, e più precisamente compreso fra 4 e 5, per gli aeromotori veloci.
Negli stessi diagrammi sono riportati gli altri parametri adimensionali caratteristici dell'aeromotore: indice di resistenza
e coefficiente del momento di rotazione
(nella quale R è la spinta assiale, Mr il momento di rotazione e
Il diametro D (in m.) della girante dell'aeromotore, si ricava, esprimendo Pe in CV, v in m/sec., ρ in kg/mc., dalla
la velocità di rotazione risulta N = 60 u/πD giri al minuto.
Recentemente è stato proposto (R. Vezzani) un dispositivo per moltiplicare la potenza degli aeromotori, concentrando nello spazio l'energia eolica mediante l'adozione di tubi Venturi singoli (fig. 3), o multipli coassiali, che, esposti liberamente al vento, hanno la proprietà di aumentare da due a tre volte, e anche molto di più nel secondo caso, la velocità del vento nella loro sezione contratta, ove viene montato l'aeromotore: consentendo di conseguenza un aumento di potenza proporzionale al cubo di detto aumento di velocità. Tali dispositivi possono essere orientabili, nel caso che si renda necessario lo sfruttamento di venti pluridirezionali, o fissi, quando l'impianto sia situato in una zona in cui si formano correnti aeree forti e persistenti in una determinata direzione (per es. nei valichi, selle), venendosi a realizzare in questo caso la reversibilità degli aeromotori.
Bibl.: M. Darrieus, Théorie élémentaire du moulin à vent, da R. Champlis, Les moteurs à vent, 1933; E. Rogge, Neue Theorie des Windcraftmotors, in Elektrische Arbeit, 1935; W. Conrad, Zur Berechnung von Flügeln schnellaufender Windkraftmaschine, in Forschung auf dem Gebiete des Ingenieurwesens, 1937; U. Nötzlin, Die Strömungstechnischen Grundlagen der Windkraftmaschine, in Reichsarbeitsgemeinschaft Windkraft, fasc. 2, 1942; A. Betz, Windenergie und ihre Ausnützung durch Windmühlen, Gottinga 1926; Ergebnisse der Aerodynamischen Versuch-Anstalt zu Göttingen, fasc. III e IV, 1927 e 1932; R. Vezzani, Il calcolo delle pale degli aeromotori veloci, in Annali Lavori pubblici, 1942, fasc. 3; id., L'accumulo nel tempo e nello spazio dell'energia eolica negli impianti aeroelettrici, in Rendiconti della XLVIII riunione annuale dell'A. E. I., Milano 1947; id., Le caratteristiche meccaniche degli aeromotori, ivi; id., Dati sperimentali su modelli del dispositivo di accumulo nello spazio dell'energia eolica, in L'elettrotecnica, 1948.