Окончание
Начало читайте здесь:
Часть 1. Работа по металлу
Часть 2. Магнитные роторы
Часть 3. Изготовление статора
Часть 4. Сборка и регулировка
Мачта для турбины сделана из трех обсадных труб диаметром 254 мм и длиной 6.4 м каждая. В качестве соединительных муфт используются отрезки обыкновенной трубы диаметром 254 мм. Сразу уточним, чем отличается обычная труба от обсадной: если первая измеряется по внутреннему диаметру, то вторая – по наружному, и вставить одну бесшовную трубу в другую можно, практически, без зазора. Помимо соединительных муфт, обычная труба использовалась для изготовления верхней заглушки и опоры мачты. Из обсадных труб, кроме собственно мачты, изготавливается противовес длиной 10 м, используемый при установке мачты в вертикальное положение.
Основание мачты изготовляется из стальных уголков и обычной трубы. Противовес и мачта вставляются в отрезки трубы, приваренные под углом 90º к опорной оси. Ось изготавливается из трубы диаметром 76 мм, «подшипниками» служат отрезки трубы диаметром 101 мм. Задача подогнать диметры друг к другу даже не ставилась, т.к. удержать мачту в вертикальном положении без растяжек основание, все равно, никогда не сможет, и было необходимо оставить мачте определенную степень свободы. Общая площадь основания порядка 0.3 м2.
Верхняя заглушка, к которой крепится турбина, изготовлена из трубы. В нижней части находится труба внутренним диаметром 254 мм и длинной 300 мм. В нее плотно вставляется сама мачта. К ней приварен диск из стали толщиной 6 мм. Диаметр диска – 300 мм. Сверху диска приваривается отрезок 76 мм трубы длинной 1016 мм. Напомним, что поворотный подшипник самой турбины изготовлен из трубы диаметром 101 мм, поэтому на 76 мм трубе он будет болтаться. Чтобы убрать зазор, мы молотком изгибаем 6 мм стальную полосу шириной 25 мм и навариваем ее в двух местах вокруг 76 мм трубы. Затем зашлифовываем места сварки и, таким образом подгоняем к внутреннему диаметру 101 мм трубы. В результате отходов очень мало, а турбина может прекрасно поворачиваться и ловить ветер. Сверху привариваем заглушку из кольца внешним диаметром 76 мм и внутренним диаметром 45 мм. Это увеличивает опорную площадь для подшипника турбины. Без этой заглушки верхняя заглушка мачты будет быстро снашиваться, что затруднит ориентацию по ветру, а в дальнейшем турбина вообще не сможет поймать ветер.
Выше изображены соединительные муфты. Они все одинаковые, за исключением тех, которые также используются для зацепления тросов-растяжек. Две муфты идут на мачту, одна – на противовес. Все они длинной 610 мм и изготовлены из той же 254 мм трубы. Разрежем их вдоль и приварим фланцы с отверстиями для 10 мм болтов. Муфта охватывает стыкуемые трубы и зажимается болтами. Для зацепа растяжек приварим по два треугольника из 6 мм стали с отверстием под 10 мм болт. Именно за этот болт зацепляется петля троса-растяжки. На фото выше такие муфты-зацепы еще не изготовлены.
На этом фото, как раз и показана муфта для зацепа растяжек.
Помимо этого, для спуска внутри мачты нам потребовался гибкий трехжильный кабель с сечением жилы 8.4 мм2, длиной 23 м.
Также мы запаслись тремя мотками кабеля сечением 22 мм2 и длинной 100 м для прокладки линии электропередачи от основания мачты к выпрямителю, который находится в доме.
Для закрепления растяжки в земле мы залили один фундамент на глубину 1.2 м. С 3-х других сторон нам повезло, там был твердый гранит. В граните мы просверлили отверстия диаметром 25 мм и глубиной 300 мм для анкерных болтов.
Для верхних растяжек мы заказали 110 м троса диаметром 10 мм. Для нижних растяжек мы использовали 55 м 6-миллиметрового троса.
Также, нам необходимы винтовые стяжки. Для верхних тросов-растяжек мы применили 4 штуки 16 мм винтовых стяжек длинной 300 мм. Для нижних растяжек хватит 12 мм стяжек длинной 230 мм.
Винтовые стяжки должны иметь только петли, не используйте стяжки с крюками!
Конечно же, для зацепочных петель растяжек нужны серьги, 8 штук 10 мм и еще 8 штук 6 мм.
Нам необходимо 30 хомутов 10-миллиметровогоо троса. 24 пойдет на мачту, 6 – на трос для зацепа противовеса. (Каждую петлю на тросе необходимо зажимать тремя хомутами). 24 хомута на 6 мм пойдут на петли нижних растяжек.
Кольца-скобы удобны для соединения анкеров крепления растяжек в грунте с зацепочными петлями, поэтому мы приобрели 10 12-миллиметровых колец.
Мы установили основание мачты и зафиксировали его, забив в грунт четыре штыря. Здесь грунт твердый, но, в противном случае, необходим фундамент. Мы просто приварили к основанию арматуру и залили ее бетоном. После этого собрали противовес.
Выше изображена соединительная муфта противовеса. Он состоит из одной трубы длинной 7 м и обрезка длинной 5 м. Общая длинна 12 м, и это как раз расстояние от поворотной оси основания до зацепа для троса-растяжки.
На конце рычага-противовеса находится приспособление для зацепления растяжек и шкива. Для подъема мачты мы используем купленный трос. Он будет зацеплен за анкер, закрепленный в граните непосредственно под крайней точкой противовеса, пройдет через шкив на нем и спустится вниз к точке закрепления за анкер, где снова пройдет через другой шкив и, затем протянется в сторону для зацепа, например, за стационарно установленную лебедку или фаркоп автомобиля. Вместо автомобиля мы использовали бульдозер. Для этой цели подойдет также грузовик. При использовании для подъема мачты транспортного средства, очень важно, чтобы водитель мог хорошо видеть саму мачту и команды помощников, подаваемые жестами рук.
После сборки противовеса он должен быть надежно зафиксирован растяжками в вертикальном положении. Также необходимо соединить верхней и нижней растяжками противовес и саму мачту, чтобы снизить нагрузку на сварную конструкцию основания. После установки мачты эти растяжки будут удерживать ее с одной стороны. Довольно часто необходим временный рычаг-противовес для подъема основного противовеса.
Но в описываемом случае мы использовали для подъема экскаватор. Уже после этих операций мы можем заняться непосредственно мачтой и начать ее сборку.
Перед тем, как монтировать на мачту турбину, обязательно проведите несколько пробных подъемов. За верхнюю часть мачты (в месте зацепа верхних растяжек) мы привязываем веревку, с помощью которой будем страховать мачту при подъеме.
Как только мачта поднимется достаточно высоко, а противовес опустится вниз, он своим весом начнет переворачивать всю конструкцию. И если не сдерживать это движение, противовес может довольно жестко «упасть» на землю. Всегда немного страшновато проводить подъем первый раз. Мы всегда стараемся как можно точнее рассчитать длину растяжек. Но на практике их длину всегда приходится подгонять. При подъеме тросы не должны провисать. Это достигается их раскладкой на земле перед подъемом в направлении от вершины мачты.
При первом же тестовом подъеме важно установить мачту строго вертикально и натянуть растяжки. При последующих подъемах необходимо корректировать натяжение растяжек, выбирая слабину.
Выше изображен момент подъема мачты. Внимательно присмотревшись, вы заметите на заднем плане фотографии бульдозер. Он тянет трос, пропущенный через шкивы на земле и на конце противовеса.
Как только сборки мачты была закончена и проведена тренировка по ее подъему, мы установили турбину, подключили провода и произвели балансировку лопастей. Для такой большой турбины, как наша, все действия удобно выполнять на стремянке. Имейте в виду, что балансировку турбины необходимо проводить в безветренную погоду! Даже небольшой ветер сделает эту процедуру очень сложной, или совсем невозможной.
Очень осторожно и медленно поднимаем нашу конструкцию! Закоротите между собой провода, идущие от турбины, тем самым, обеспечив максимальный тормозной момент. Это необходимо, чтобы турбина не начала вращаться во время подъема.
На этот раз мы произвели подъем вручную.
Обычно, мы устанавливаем турбину в период длительного безветрия. На этот раз день был ветреный, и ветряк сразу начал работать и выдавать 3 кВт энергии. В заключение отметим, что стоимость турбины составила 2500$, мачта и ее установка – еще 2500$. Плюс, довольно много времени для изготовления этого агрегата. Такова цена бесплатной электроэнергии.
