САЙТ КРЫЛОВА ПАВЛА
Главная
Схемы Ветрогенераторы Собаки Стройка Книги О сельском хозяйстве и прочем


О ветряках---->
Статьи и небольшие публикации о ветряках и других источниках энергии.

Простейший ветрогенератор.

Ю. МОРАЛЕВИЧ, инженер
Рис. С. ВЕЦРУМБА
Техника молодёжи 1958 год.

Многие читатели обращаются в редакцию нашего журнала с просьбами рассказать о том, как построить небольшой, достаточно практичный и доступный ветродвигатель.

Человек уже в далекой древности научился использовать энергию ветра. С тех пор ветродвигатели непрерывно совершенствуются. И если в старинной ветряной мельнице много ветра терялось зря, то в современном усовершенствованном ветродвигателе коэффициент его использования достигает 30%. Но большое ли это достижение?

В тепловых двигателях нужно экономить драгоценное топливо — бензин, нефть, уголь. Это удорожает и усложняет двигатель, зато экономия топлива составляет десятки миллиардов рублей. Но стоит ли тратить огромные усилия и средства на то, чтобы экономить ветер? Следует ли усложнять и удорожать ветродвигатели во имя повышения коэффициента использования ветра? Этот вид энергии пока нигде не лимитируется. И главное, о чем должны думать конструкторы ветродвигателей,— это малые вес и стоимость установки на одну лошадиную силу, простота изготовления и эксплуатации.

Наиболее сложная и трудоемкая часть ветродвигателя — это ветроколесо. Самый простой пропеллер склеивается из нескольких слоев дерева и получается весьма тяжелым. А при неудачной склейке и быстром вращении такая конструкция может разлететься на части и причинить довольно серьезные разрушения.

Инженер Ю. Моралевич, статью которого мы публикуем, предлагает отказаться от призрачной экономии вольного и неисчерпаемого ветра, а экономить советует на стоимости ветродвигателей и их эксплуатации. Двигатель Моралевича прост и чрезвычайно легок. Это небольшая самодельная установка. Мы надеемся, что молодые энтузиасты советской ветроэнергетики продолжат начатое дело и создадут рациональные ветродвигатели средней и большой мощности, которых ждут в тысячах мест нашей страны.

Прежде всего нам предстоит решить, как мы будем использовать энергию ветра и какой мощности установка нам понадобится.

Конструкция должна быть решена так, чтобы ветродвигатель можно было построить в условиях небольшой домашней мастерской, лишь в крайнем случае прибегая к помощи мастерских в колхозе, в школе или на ближайшем предприятии.


Заранее придется примириться с мыслью,что коэффициент пользования ветра у нас получится несколько ниже 30%. Однако «коэффициент» использования вложенных в установку средств и собственного труда получится значительно выше.

Наш простейший ветродвигатель можно прежде всего использовать для небольшой электростанции. В зависимости от автомобильного или тракторного генератора, которым вы располагаете, такая электростанция может осветить один или несколько домов автомобильными лампочками напряжением 6 или 12 вольт. Генератор от автомобиля «Москвич» способен питать током 10 лампочек по 10 ватт. Если же вы окажетесь обладателем тракторного генератора «ГА-4630», то может получиться целая иллюминация из 25 таких лампочек.



Наш ветродвигатель может быть также использован и для приведения в действие ручного насоса типа «Альвейер» или другой системы. В этом случае насос будет почти круглосуточно качать воду из артезианского колодца, ручья или пруда для орошения сада и огорода, для водопоя, для душевой и других нужд.

Прежде всего уточните вопрос, какая мощность ветродвигателя вам понадобится для вращения генератора или действия насоса. Характеристики некоторых генераторов нами приведены в таблице. Несколько сложнее подбирать мощность к насосу. Если это обычный ручной насос, то для замены человеческого труда понадобится мощность 0,2 л. с., а с «добрым» запасом 0,4 л. с.

Размеры ветроколеса, необходимые при выбранной вами мощности, нетрудно подсчитать по следующей очень простой формуле:

Простейший ветряк техника молодёжи 1958 год

В этой формуле N — требуемая мощность в л. с, D — диаметр ветроколеса. Если, например, D равно 2 м, то при скорости ветра 8 м в секунду, для которой составлена формула, мощность двигателя составит 0,4 л. с, или около 300 ватт. Фактически средняя скорость ветра бывает несколько ниже. Кроме того, нужно учесть механические и аэродинамические потери. Поэтому практически ветроколесо диаметром 2 м пригодно для ветроэлектростанции мощностью 100 ватт.

При 3-метровом ветроколесе станция сможет вырабатывать около 250 ватт и т. д. Для самодельной электростанции незачем задаваться диаметром ветроколеса свыше 4 м. Это относится и к насосным установкам. Ведь с насосом ветроколесо такого диаметра сможет развить около 1,5 л. с, а при крепком ветре до 3 л. с.

Главные части ветроколеса — это сосновый, еловый, ясеневый или бамбуковый шест и большой водопроводный тройник, который в крайнем случае можно сварить из ненужных обрезков стальных тонкостенных труб диаметром 2—3 дюйма (50—75 мм).

Простейший ветряк техника молодёжи 1958 год

Аккуратно обработав и дважды пропитав шест горячей олифой, вставьте его в тройник и укрепите стопором, просверлив в тройнике отверстие диаметром 3 мм. Стопорной шпилькой может служить обычный гвоздь.

Еще перед сборкой к тройнику нужно приварить или приклепать стальной пруток с расклепанными концами. Длина готового прутка для 2-метрового ветроколеса двигателя должна быть равной 60 см, а сечение его — 4—6 мм. Если возникнут затруднения со сваркой, то можно просто просверлить в тройнике сквозное отверстие, что позволит использовать пруток одновременно и в качестве стопорной шпильки шеста ветроколеса. Когда шест, или, как его называют иначе, «мах», и поперечный пруток-фиксатор будут поставлены на место, концы маха нужно обмотать несколькими витками вязальной проволоки и вбить по большому гвоздю — не меньше 150 мм. Острые концы гвоздей затупите, а сами гвозди отогните в сторону так, чтобы они с плоскостью вращения ветроколеса составляли углы по 20°.

Лопасти такого ветродвигателя делают из тонкой, но достаточно плотной парусины или бязи. При ширине ткани в 1 м ее понадобится всего лишь 90 см.

Разрезав кусок ткани на две равные части, их сшивают (как это показано на рисунке), чтобы получить две оболочки крыльев с «карманами» для махов. Заготовленные таким образом оболочки надевают посредством карманов на махи.

Нижнюю кромку каждого крыла необходимо прибить к плоской планке сечением 10X30 мм. В обоих концах планки просверлите отверстия: одно для пружинной или резиновой тяги и второе для привязывания к маху кусочком прочного шпагата с узлом между ними в качестве шарнира. Нарезав полосками старую велокамеру, собирают жгут сечением около 1 см2 (сплетают «косичкой»). Этого достаточно для ветроколеса диаметром 2 м.

Сопротивление растяжению тяг и их длину подберите опытным путем. Чем сильнее ветер, тем больше он будет нажимать на поверхность крыла, растягивая пружину или резину. Этим самым крыло будет автоматически выключаться из чрезмерно сильного воздушного потока и не достигнет аварийного числа оборотов.

Наш ветродвигатель относится к быстроходным. При диаметре ветроколеса, равном 2 м, он дает до 700 об/мин. Однако автомобильные и тракторные генераторы не могут получить от него нужного числа оборотов для нормальной работы. Поэтому приходится прибегать не к прямому соединению вала ветроколеса с валом генератора, а к зубчатой передаче. Для 2-метровсго ветроколеса достаточно 2 цилиндрические шестеренки с передаточным числом 1 : 3. Если диаметр колеса больше, то и передачу нужно делать 1 :4 или даже 1 : 5, особенно при быстроходном генераторе.

Так как генераторы могут быть самых различных систем и габаритов, мы не даем точных размеров головки ветродвигатели, а приводим лишь принципиальную схему ее устройства. Каждый любитель должен подогнать друг к другу имеющиеся детали, стараясь соблюсти эту схему в пределах их конкретных размеров.

В тройник поставьте на резьбе и зашплинтуйте кусок трубы, которая будет служить валом, либо сначала ввинтите переходный ниппель, позволяющий поставить вал меньшего диаметра. Трубчатый вал может быть сделан из дюймовой трубы.

Вырезав гнезда в колодке головки, этот вал можно поставить на два радиально-упорных шарикоподшипника. Неплохо работают даже простые подшипники скольжения из березы, но при условии ежедневной смазки, что не всегда удобно.

На задний конец вала ветроколеса надевается ведущая шестерня. Хорошие шестерни можно подобрать из старых автомобильных коробок передач. В зависимости от диаметра шестерен генератор можно поставить прямо под валом ветроколеса или над валом, а в крайнем случае и на удлиненной для этого площадке головки двигателя. В любом из этих случаев генератор можно закрепить двумя бандажами из полосовой мягкой стали, отрегулировав как следует зацепление шестерен передачи и укрыв его жестяным кожухом.

Головка достаточно хорошо поворачивается на вертикальной трубчатой оси, вставленной в гнездо из промасленного дерева или в металлическую трубу.

Ток от генератора отводится по двум проводам, пропущенным в вертикальную трубчатую ось. В нижней части этой оси один провод вводится в закрепленный в центре латунный штырек, а другой припаивается к вставленному в трубчатую ось латунному кольцу. Оба контакта должны быть хорошо изолированы друг от друга. Ток с них можно снимать двумя упругими латунными пластинками — щетками, закрепленными на общей дощечке из пластмассы (можно даже из старого гребешка). Дальше ток идет по изолированным проводам к аккумуляторам.

Теперь подумаем о системе установки двигателя на ветер. Ведь плоскость вращения ветроколеса должна быть перпендикулярна направлению воздушных струй. Для установки на ветер необходимо устройство, работающее как обычный флюгер. В нашем случае это будет 2-метровая жердь с укрепленным на конце обручем, обтянутым парусиной. Диаметр обруча, согнутого из ивового прута или из стальной проволоки, — полметра. В более крупных ветряках шест и обруч соответственно увеличиваются.

Парусину или бязь натягиаают на обруч слегка влажной и пришивают суровыми нитками. Вышку ветродвигателя можно сделать несколькими способами. На крыше одинокого строения большая вышка не нужна. Ее может заменить прочная жердь длиной метра в три. Жердь ставят нижним концом в гнездо, укрепленной на крыше опорной доски или колодки и удерживают натянутыми в три стороны проволочными оттяжками, которые лучше крепить не на крыше, а на земле. При неполадках установленный на крыше ветродвигатель легко опустить для ремонта, ослабив оттяжки.

Рядом со зданием ветроэлектростанцию можно ставить на легкой мачте из ствола молодой сосны. Высота мачты должна быть не меньше 8 м.

Проволочные оттяжки крепятся к трем кольям, наклонно забитым в землю, а еще лучше-к трем «мертвецам». Это горизонтально закопанные в метровые ямы поленья, к серединам которых привязаны выпущенные наружу проволочные петли для оттяжек.

Перед окончательной установкой ветроколесо должно быть тщательно уравновешено, отбалансировано. Иначе, несмотря на его малый вес, при быстром вращении могут возникнуть нежелательные вибрации, которые быстро выведут установку из строя.

Подключать освещение «на прямую» к генератору невозможно. Лампы будут светить с резко меняющейся яркостью и утомлять зрение. Обязательно нужно поставить аккумуляторы на 6 или 12 вольт в зависимости от вольтажа генератора. Вместе с ними придется поставить и автомобильное или тракторное реле обратного тока. Пока напряжение а аккумуляторах выше, чем на зажимах генератора, цепь установки будет разомкнута в реле. Без нагрузки ветроколесо быстро разгонит генератор до высоких оборотов, и, когда напряжение превысит напряжение аккумулятора, реле мгновенно замкнет цепь для зарядки.

Желательно иметь два или три аккумулятора. Это даст возможность, подключая их поочередно, создавать довольно ощутимый запас электроэнергии для освещения дома автомобильными лампочками и для работы радиоприемника.

Такой же ветродвигатель может быть использован и для работы насоса. Но в этом случае он должен быть несколько изменен. На вал ветроколеса должна быть надета малая коническая шестерня. Сцепленная с ней большая коническая шестерня надета на вертикальный вал, проходящий вниз сквозь трубчатую ось головки ветряка.

В нижней части вертикальный вал должен иметь кривошип для преобразования вращательного движения в колебательное движение рукоятки водяного насоса. Такая установка может подать в течение часа на небольшую высоту до 5 куб. м воды.

У ветродвигателя, используемого для полива, мачта или вышка не должна быть очень высока — лишь бы ветроколесо и хвост не задевали за головы людей, ведь некоторая неравномерность работы водяного насоса не имеет существенного значения. Если ветряк должен поднимать воду из неглубоких колодцев, то насос в этом случае ставят, как и всегда, поближе к воде, иначе ему трудно будет ее засасывать. А вал ветродвигателя удлиняют и опускают в колодец.

В наших руках немало средств, чтобы справиться с непостоянством ветра. Поэтому неистощимая энергия воздушных струй должна нам служить повсюду, где только удается ее применить на простых и легких ветроустановках, которые можно строить не на специальном заводе, а в домашних условиях, своими силами.


altay-krylov@yandex.ru