20-12-2014 / 10-08-2018

После создания горизонтального ветряка, собрав больше информации о таких электростанциях, я решил испытать еще одну конструкцию, теперь вертикальную. Для нового устройства использовались лишь материалы, которые были у меня под рукой. Эта модель собрана большей частью из фанеры, алюминия и магнитов. Она должна производить около 50 киловатт-часов электроэнергии за месяц, если дует устойчивый ветер. Вертикальный агрегат работает лучше всего при ветре 10-30 км/час.

Читайте также: как собрать домашний ветрогенератор, вырабатывающий электрический ток 1000 Вт

Когда тестировал его при ветре скоростью 80 км/ч, он раскрутился настолько хорошо, что я не смог остановить лопасти, опасаясь получить травму. Единственный минус этой системы то, что она производит очень мало электричества. Причем не из-за конструкции, а из-за характера мотора, вырабатывающего постоянный ток, который он выдает.

 

Чертежи и дизайн позаимствованы из проекта Lenz2, разработанного Эдом Ленцем. Это аппарат типа Савониуса, но с небольшим изменением, благодаря которому все три крыла используют сформированное сопротивления ветра как подъемную силу, является более эффективным, чем чистый Савониус.

Оригинальная установка составляет 4 фута (1.2 м) высотой, 3 фута (0.9 м) диаметром. Даная конструкция сокращена до 45 и 53 сантиметров соответственно.

Материалы и инструменты

Ниже перечислены необходимые материалы и инструменты. Любой из них вы можете свободно заменять альтернативными, которые имеются у вас в наличии, если думаете, что они подойдут.

• Фанера (5-10 мм)
• Стальная лента с отверстиями (возможны другие варианты)
• Болты, гайки
• Стержень 60 см длиной 10 мм диаметром
• 10 мм гайки для стержня (около 6 шт.)
• Тонкий листовой металл, или эластичный пластик
• 9 деревянных кусков 10 х 25 х 450 мм
• Оборудование для установки генератора

• Дрель, сверла
• Ножницы по металлу
• Ножовка или лобзик
• Ключи

Последовательность работы разбита по шагам, которые мы рассмотрим по порядку:

1. Вырезание деталей лопастей
2. Сборка лопастей
3. Подготовка осевого стержня
4. Сборка всей системы

Вырезание деталей лопастей

Каплеобразная форма обеспечит аэродинамику крыла. Вертикальный ветрогенератор имеет три лопасти, поэтому нам нужно вырезать шесть таких деталей. Размер я уменьшеил в два раза от оригинального проекта Эда Ленца.

Рекомендую вырезать сначала картонный шаблон и использовать его как лекала, чтоб нанести изображение на 10 мм фанеру. Вот как это сделать:

1. Вырежьте прямоугольник картона 90 х 190 мм.
2. Нарисуйте центральную линию вдоль длинной оси.
3. Сделайте отметку по этой линии, отступив 45 мм от одного конца (назовем его верхний край).
4. Проведите линию через эту отметку к краям под перпендикулярно осевой линии (под углом 90 градусов).
5. Используя циркуль, начертите полукруг радиусом 45 мм в верхней части от этой отметки. Следует соединить две боковые кромки и верхний край.
6. Затем края полукруга соедините с центральной точкой дальнего края центральной осевой линии (назовем его нижний край, на рисунке он слева).
7. Вырежьте шаблон.

Вырезаем детали

Используя картонный шаблон, начертите шесть изображений на фанере и вырежьте их с помощью лобзика.

Вырезаем деревянные планки

Нам понадобится три планки, чтоб соединить две фанерные детали по концам каждого крыла. Длина этих планок определяется его высотой. Я выбрал 530 мм, потому что такую высоту смогу установить на вертикальной оси. Данный вариант размером 12 х 25 х 530 мм.

Отмечаем место крепления

Карандашом отмечаем на фанерных деталях пазы, куда будут вставляться деревянные планки. Два паза с одной стороны, один с другой. Затем нужно вырезать их лобзиком.

План угла

Заостренный конец каждой лопасти будет поворачиваться на 9 градусов назад к центру ветроустановки. Такое измерение было эмпирически определено Эдом Ленцем. Такой угол вроде нормально работает. Впрочем, у вас будет возможность регулировать его после сборки, если захотите проверить правильность такого расчета.

Сборка лопастей

Теперь, когда детали лопастей вырезаны, мы готовы приступить к сборке лопастей.

Крепим планки к фанерным деталям

Чтобы собрать каждое крыло необходимо вставить планку в соответствующие пазы на верхней и нижней детали. Убедитесь, что планки не выступают за пределы кромки фанерной части. Их нужно выровнять.

Для крепления, предварительно просверлите отверстие через планку сквозь фанеру. Достаточно закрепить одним шурупом 5-7 мм. Дополнительно можно было бы приклеить их, но это не является необходимым.

Соедините также две другие заготовки крыла.

Крепим металлические листы

Круглая часть и задняя сторона (сторона с двумя планками) должна быть чем-то покрыта. Я решил использовать алюминиевые листы, имеющиеся у меня в хозяйстве. Вы можете приспособить другой подходящий материал.

Мой рулон алюминия 15 см шириной. Если вырезать два куска 15 х 53 см, то можно обвернуть передний, а также обратный край каждого крыла. Часть листа я приложил от первой планки до второй по передней кромке. Закрепил каждую часть несколькими винтами. Некоторые из них вошли внутрь деревянного края, другие в край фанеры. Затем прикрепил вторую на задней части и привинтил к планке.

Сделайте тоже самое со всеми остальными.

Теперь их можно устанавливать. Чтобы это реализовать, необходимо закрепить металлический стержень, где, собственно, будет вращаться наш ветряк.

Подготовка осевого стержня

Крылья нужно прикрепить вдоль центральной оси на двух фанерных дисках с распорками, которые соединяют вершины и основания.

Подготовка стержня и центрального диска

Вырежьте два круга диаметром 20 см из 10 мм фанеры. Лучше использовать круглый транспортир. На транспортире отметил линиями три части по 120 градусов. Здесь будут распорки стойки.

Просверлите отверстие в центре обоих дисков. Отверстие должно иметь такой же диаметр, как и стержень.

Распорки, соединяющих диски с крыльями, можно сделать любым удобным способом. Мне показалось самым простым решением сделать их из дерева. Дерево использовалось для нижней распорки (потому что не был уверен, что имеющийся у меня металлический ремень выдержит вес установки). Для верхнего купил 1.5 метра полосы оцинкованного металла с отверстиями, пробитыми по центральной линии.

Я сократил стойки до 28 см длиной. Поместил в конце каждой стойки 25 мм от центра окружности, по одной линии 120 градусов. Просверлил два отверстия в стойке, затем один через фанерный круг. И прочно закрепил болтами.

Монтаж крыльев к стержню

Сперва накрутите 12 мм гайку нижней части оси (стержня), так чтобы она находилась около 6 см от конца. Наденьте один фанерный диск снизу на ось до самой гайки. Затем накрутите еще одну, туго притянув к диску. Эти две гайки нужно хорошо подогнать друг к другу, чтобы диск крепко сидел на стержне. Таким же образом установите второй диск на другом конце. Возможно, вам придется регулировать положение диска так, чтобы приспособить к высоте крыльев, а также, чтобы оставить место для крепления оси генератора или некоторых других деталей.

Теперь можно устанавливать крылья. Болтами прикрутите фанерные торцы к распоркам центрального диска. Крылья должны быть закреплены достаточно жестко, но в тоже время, достаточно свободно вращаться. Теперь подровняйте по линии на верхней стойке в 9 градусов, что вы нарисовали. После этого затяните верхние, а также нижние гайки.

Ветряк готов для установки генератора или другого устройства.

Сборка

Так или иначе, вам придется установить собранное на ротор или, возможно, какую-то поддерживающую рамку, что позволит ему свободно вращаться. Здесь используется генератор 24 вольт постоянного тока, которые взял из батареи газонокосилки.

Двигатель имеет разъемы плюс и минус с одного конца, выступающий вал с другого конца. Как назло, вал был 10 мм в диаметре, с тонкой нитью. Это усложнило установку.

Я решил проблему креплением L-образного кронштейна к валу двигателя. Для этого использовал кусок металла от старого руля. Он имеет U-образную форму с боковыми отверстиями и вверху. Наконец, болтами прикрепил П-образный разъем к L-образному кронштейну.

Вырезал отверстие в куске фанеры, достаточно большое, чтобы вставить двигатель. После установки двигателя на фанеру, закрепил его болтами. Чтобы испытать свое создание, поместил все это дело сверху тяжелого деревянного ящика.

Демонстрация ветрогенератора

Махина вращается очень хорошо при достаточном ветре. Тем днем ветер был около
25 км/ч.

 

Последний шаг – подключение генератора. Нужно провести провода через инвертор, который будет конвертировать постоянное напряжение в переменный ток. Затем соединить этот провод с аккумуляторами.

Генерирует ли мой аппарат электричество? Следует признаться, не так много. Оказывается, он едва вырабатывал 1 вольт, хотя вращался довольно быстро. Думаю, проблема заключается в моторе.

В интернете есть немало дискуссий какой лучше подходит. Кто-то пытается использовать мотор от автомобиля или стиральной машины. Так что еще будет над чем поработать.

Читайте также:   Ответы на часто задаваемые вопросы

На видео тестирование самодельной модели Ленц2 от databeestje (на английском)