Lance Turner
Эта ветровая турбина практически ничего не стоит и проста в изготовлении. Она может производить достаточно энергии для маломощных устройств.
Есть множество случаев, когда вам может понадобиться небольшое количество электроэнергии, например, механизм открывания ворот, предупредительные огни, указатели уровня воды и другие маломощные устройства.
Хотя применение солнечной панели, казалось бы, идеальное решение, часто использовать ее невозможно из-за проблем расположения и затенения.
Именно такая ситуация возникла, когда я решил сделать новую автоматику для ворот. На участке находилось слишком много деревьев, и это препятствовало бы поступлению солнечной энергии, а проводить питание от дома, который находится метрах в 30, означало бы необходимость рыть траншею для кабелей, что почти невозможно в нашем каменистом грунте.
Почему именно автоматические ворота? Ну, наша дорога общая с соседями, и рядом находятся их ворота, поэтому, открывая ворота, мы будем блокировать их въезд. Кроме того, подъездный путь очень крутой, и трогаться с места после остановки не очень просто из-за пробуксовки автомобиля.
Кроме того, когда возникает возможность установить новое устройство с возобновляемым источником энергии, как я могу сказать «нет»?
Как бы то ни было, я решил использовать для питания механизма открывания ворот малую ветряную турбину. Хотя ветреных дней у нас не так много, есть два – четыре дня в месяц, когда сильный ветер не утихает, по крайней мере, на протяжении 24 часов. Одним словом, я понял, что именно таким способом имею возможность обеспечить энергией устройство с таким скромным энергопотреблением, как открывающиеся ворота.
Механизм открывания ворот также самодельный, для изготовления использовались двигатели от стеклоочистителей автомобиля, которые вращают длинные латунные резьбовые валы. Они приводят в движение гайки, прикрепленные к воротам с помощью стальных труб, болтов и двух металлических кронштейнов.
Электродвигатели установлены на шарнирах, и когда они работают, либо толкают гайку от себя, либо тянут ее. Именно так открываются и закрываются ворота.
Контроллеры управления для ворот покупные. В выполняемые ими функции входит включение света у ворот, дистанционное управление двигателями, а также контроль тока двигателей.
Слишком много турбулентности
[Примечание переводчика
Турбулентность – беспорядочное изменение направления и силы потоков жидкой или газообразной среды]
Я немного поразмышлял о том, какой тип турбины я могу установить, и как она должна выглядеть.
Безопасность была еще одним фактором. У меня любопытные дети, которые могут влезть во что угодно. По этим причинам я отказался от покупки небольшой турбины с горизонтальной осью, она слишком опасна, когда находится низко над землей, и решил установить ротор Савониуса.
Этот тип ротора с вертикальной осью очень прочен и долговечен, если построен правильно, имеет относительно небольшую скорость вращения, и легко может быть изготовлен в домашних условиях, без возни с аэродинамическим профилем крыла и другими проблемами, связанными с изготовлением горизонтальной «пропеллерной» турбины.
Более того, в отличие от турбины с горизонтальной осью, ротор Савониуса всегда ориентирован по ветру, и, что важно отметить, не сильно зависит от турбулентности, которая является достаточно сильной в месте, где должна быть установлена турбина.
Как видно на фото, турбина установлена достаточно низко из-за того, что находится вблизи жилья. Хотя это не очень хорошо, турбина все же должна обеспечивать достаточно энергии для устройства открывания ворот, тем более что оно используется с аккумулятором достаточно высокой емкости.
Изготовление турбины
Турбина была сделана из трех дисков диаметром 330 мм, вырезанных из алюминиевого листа толщиной 1.2 мм и водосточной трубы диаметром 150 мм и длинной около 600 мм.
Труба была разрезана пополам в обоих направлениях, поперек и вдоль, в результате чего получились четыре одинаковые лопатки для турбины. Затем лопатки были установлены между трех дисков, как показано на фото. Для соединения всех деталей использовались маленькие алюминиевые уголки и нержавеющие вытяжные заклепки.
 |
|
Здесь вы можете видеть весь двигатель и ротор до установки на мачте и покраски. Обратите внимание, как лопасти в верхней части развернуты на 90° относительно лопаток в нижней части и мотор еще не имеет пластмассовых крепежных уголков. |
Здесь вы можете видеть двигатель и ротор до установки на мачте и покраски. Обратите внимание, что лопасти в верхней части развернуты на 90° относительно лопаток в нижней части, и мотор еще не имеет пластмассовых крепежных уголков.
Две лопасти в верхней части ротора развернуты на 90 градусов относительно нижних. Это гарантирует, что всегда есть, по крайней мере, одна лопасть, которая в состоянии поймать ветер, так что турбина является самозапускающейся.
Ось для ротора – водопроводная труба диаметром 40 мм. Она проходит через центр всех трех дисков, и внутренние края каждой из лопаток прикреплены к ней.
В нижнюю часть оси я запрессовал (забил молотком) алюминиевую переходную втулку, с помощью которой турбина была установлена непосредственно на ось генератора.
Окончательно собранная турбина оказалась очень крепкой и жесткой, и была удивительно хорошо сбалансирована.
Хотя центральной вал не считается оптимальной конструкцией для ротора Савониуса, у него есть преимущества, такие как увеличение прочности турбины и возможность хорошей центровки в многоступенчатых роторах.
Конструкции роторов Савониуса
Есть несколько вариантов ротора Савониуса, которые я видел, все работают хорошо. Эффективность роторов Савониуса всего лишь около 15 процентов, но по многим соображениям они идеальны. Некоторые варианты приведены ниже, на рисунках турбина показана при взгляде сверху вниз.
 |
|
Эту конструкцию использую я. Она очень прочна из-за центрального вала, но чуть менее эффективна, чем две другие. Тем не менее, повышенная прочность позволяет закреплять ротор только с одного торца. |
 |
|
Это тоже очень простая конструкция, и также может быть легко изготовлена из металлических дисков и секций труб. Эффективность этого ротора немного выше, чем предыдущего, так как некоторое количество воздуха воздействует на вторую лопасть при выходе из первой. |
 |
|
Наиболее эффективная конструкция ротора Савониуса. Она не только имеет аэродинамическое преимущество, так как воздушные потоки отклоняются лопастями два раза, как в предыдущей конструкции, но лопасти еще имеют некоторый аэродинамический профиль. Когда на лопасти находит поток воздуха, создается небольшая подъемная сила и, следовательно, эффективность ротора повышается. Эта конструкция более трудоемка в изготовлении. Требуются лопасти из проката листового металла, а не вырезанные из барабанов или труб. |
Окончание читайте здесь
