Макет ветряной мельницы: Макет ветряной мельницы — начальные классы, прочее

Макет ветряной мельницы — начальные классы, прочее

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

дополнительного образования детей Станция юных техников

города Каменск-Шахтинский

Творческий проект

«Макет ветряной мельницы»

Автор:

Смолева Софья

ученица 4 класса

объединение « Начальное спортивное моделирование»

Руководитель:

Царева Валентина Анатольевна

педагог дополнительного образования

МБОУ ДОД СЮТ

Содержание

1. Аннотация 4

Цели и задачи проекта 5

1. История создания ветряной мельницы 5

2. Ветряные генераторы в современном мире 7

3. Создание макета ветряной мельницы 10

4. Источники информации 12

Фото макета ветряной мельницы.

1. Аннотация

В целом экологическая ситуация в мире такова, что природные ресурсы постепенно истощаются, и в скором времени такое решение, как ветряные мельницы, станут самой настоящей реальностью во всем мире.

Ветряная мельница – аэродинамический механизм, который выполняет механическую работу за счет энергии ветра.

Достоинство ветряных мельниц — генераторов это, экологически чистый, надежный, безопасный и автономный источник, энергии, для старта и дальнейшей работы требуется, ветер со скоростью 1 м/сек. Всегда находится по ветру, что не влияет на его производительность, при смене ветряного потока.

Макет ветряной мельницы может быть использован как наглядное пособие для демонстрации получения электричества нетрадиционными способами, а также как игрушка – светильник в детской комнате. После небольшой доработки, подсоединения шнура питания, для зарядки мобильного телефона. Мощности данного генератора вполне достаточно.

Актуальность проекта заключается в изучении и использовании нетрадиционных, источников энергии в простых игрушках для полезных дел.

Цель проекта

• Изучение влияния ветра в жизни человека.

• Наблюдение за природными двигателями (ветер, вода).

• Опытно-экспериментальная деятельность.

Задачи проекта

• Формирование мировоззрения на законы природы.

• Развитие интереса к технике, умение пользоваться технической литературой.

• Развитие инженерно-технических и конструкторских способностей обучающихся.

1. История создания ветряной мельницы

На протяжении долгого времени ветряные мельницы, наряду с водяными мельницами, были единственными машинами, которые использовало человечество. Ветряная мельница на Руси появилась не позднее XV столетия. Достоинством ветряных мельниц является то, что они строились из доступного материала – дерева. Технология строительства была несложной, поэтому хороший плотник с помощником мог построить мельницу за короткое время. По словам известного архитектора А.В. Ополовникова, старинные ветряные мельницы – «это клад крестьянской мудрости и смекалки, венец крестьянской инженерной мысли». Главным элементом ветряной мельницы был ее механизм. Под напором ветра через сложную систему шестеренчатых передач и вертикальный столб движения крыльев передавалось на жернова – сердце мельницы.

Ветряные мельницы на Руси.

История создания ветряных мельниц, как ни странно, не имеют ничего общего с Голландией, как многие считают. На самом деле, ветряные мельницы существовали в Иране еще в седьмом веке. А в Иран в свою очередь ветряные мельницы попали из Китая. Классическая ветряная мельница с горизонтальным ротором и удлиненными четырехугольными крыльями является широко распространенным элементом пейзажа в Европе, на ветряных равнинах северных регионов, а также на побережье средиземного моря

.

Ветряные мельницы в Иране. Ветряные мельницы в Киндердайке.

19 ветряных мельниц в Киндердайке включены в список мирового наследия ЮНЕСКО. Они располагаются в два ряда на берегу рек Wedernara и Oderward. Хотя сейчас они не имеют практического значения, но они находятся в рабочем состоянии и представляют большой интерес для туристов.

С развитием в 19 веке паровых машин использование мельниц, постепенно стало сокращаться.

1. Ветряные генераторы в современном мире

На основе природных наблюдений, связи времен, опыта — если ветер способен гонять стаи туч, почему бы не использовать его энергию на другие полезные дела. Поиски ответа на этот вопрос привели инженеров к созданию ветряного генератора. Это устройство обычно состоит из генератора, высокой башни, лопастей, которые вращаются за счет воздушного потока, аккумуляторной батареи и системы электронного управления.

Ветрогенераторы применяются для получения электроэнергии и в наши дни, имеют ветряное колесо с лопастями, направленное на ветер с помощью специальных двигателей, управляемых компьютерами. Высота мачты промышленных ветрогенераторов варьируется в диапазоне от 60 до 90 метров. Ветряное колесо совершает 10 — 20 оборотов в минуту. В некоторых системах присутствуют подключаемая коробка передач, позволяющая ветроколесу вращаться быстрее или медленнее, в зависимости от скорости ветра. Все современные ветрогенераторы снабжены системой возможности автоматической остановки на случай слишком сильных ветров. Технические принципы ветровой энергии России оцениваются свыше 50 000 миллиардов КВТ/ч в год. Экономический потенциал составляет примерно 260 млрд. КВТ/ч. в год, то есть около 30% производства электроэнергии всеми электростанциями России.

Ветрогенераторы на Побережье Пиренейского полуострова.

В современных конструкциях вместо сложного шестеренного механизма, изготовленного из дерева, используются иные устройства для передачи вращения, Сегодня только на Побережье Пиренейского полуострова работают несколько десятков мельниц, в них использованы фрикционные вариаторы — редукторы, преобразующие направление вращения, а также обеспечивающие нужную скорость вращения рабочего вала. В Норвегии и Исландии применяются несколько иной привод, там работают конические шестерни, изготовленные из бронзы. На улице 21 век, но ветряные мельницы, переконструированные в ветряные генераторы, все равно находят свое применение в наше время.

Получение электроэнергии из нетрадиционных, альтернативных источников становится сегодня все более популярными. Люди ищут способы получения электроэнергии. При этом широко используется энергии солнца и ветра, как неиссякаемых и практически бесплатных природных ресурсов. Ветряные генераторы являются удобными и экономичными установками, при этом полностью экологичными, они не выбрасывают в атмосферу вредные отходы, в них не используется бензин или дизельное топливо.

Ветрогенераторы в Норвегии.

Ветрогенератор это вариант для тех, кто мечтает об автономном доме и тех, у кого нет возможности, подключится к существующей электромагистрали. Назначение подобной установки в том, чтобы преобразовывать кинетическую энергию в электрическую.

Какой мощности ветрогенератор выбрать, чтобы хватило электроэнергии на следующие запросы потребителя:

300 – 500 Ватт – обеспечат зарядку мобильных устройств, просмотр телевизора или освещение нескольких помещений.

5 КВт – обеспечат работу стиральной машины, электроплиты, микроволновой печи, холодильника и другой бытовой техники.

10 КВт – электроэнергией будет обеспечен полностью частный дом или коттедж.

1. Создание макета ветряной мельницы

Для изготовления макета ветряной мельницы – генератора использовали следующий инструмент и материал:

1. Картонные коробки.

2. Деревянные рейки сечением 5х5мм.

3. Фанера толщиной 3мм.

4. Моторчики и шестеренки от детских игрушек.

5. Выключатели и провода.

6. Три пальчиковых батарейки напряжением 4,5 вольт.

7. Скульптурный пластилин.

8. Лак на водной основе.

9. Канцелярский нож, ножницы для бумаги, электрическая дрель

10. Клеевой пистолет.

Для форм каркаса мельницы использовали картонные коробки подходящих размеров. В макете их всего три формы, нижняя часть — основание, средняя часть, и башня. Все формы макета оклеены деревянными рейками сечением 5х5мм.

Ветряное колесо диаметром 40 см, которое закреплено на валу редуктора, составляет четыре лопасти склеенных из реек разного сечения. Окна и двери мельницы изготовлены из скульптурного пластилина. Весь макет покрашен лаком на водной основе.

В нашем макете ветряной мельницы — генераторе установлено два моторчика постоянного тока, первый моторчик будет эмитировать ветер (вращать ветряное колесо), а второй моторчик от детской игрушки установлен как генератор, источник электрического тока.

Чтобы посмотреть принцип работы ветряного генератора в помещении мы эмитируем ветер, т.е. включим вращение ветряного колеса через моторчик.

При вращении ветряного колеса, через понижающий механизм (редуктор), моторчик — генератор будет вырабатывать электрическую энергию, которая накапливается в накопителе — аккумуляторе. Далее электрическая энергия поступает к потребителю, в данном случае это лампочка на башне ветрогенератора.

Электрическая блочная схема соединений в макете.

1. Источники информации

1. П. Н. Андрианов. «Техническое творчество учащихся: пособие для учителей и руководителей кружков: из опыта работы» Москва. «Просвещение». 1986г.

2. А. Джексон, Д. Дэй. «Энциклопедия работ по дереву» Астрель. АСТ. 2005г.

3. А. П. Кашкаров. «Ветрогенераторы, солнечные батареи и другие полезные конструкции» Пресс. 2011г.

4. http://torba.inetvl.ru/l/node/20687 — Ветряк профессора Ложкарёва (журнал ЮТ 2-95).

5. http://svoy-vetrogenerator.ru — Ветрогенератор своими руками.

6. http://ideidetsploshad.info/publ/361-vetryanaya-melnica-iz-plastikovyh-butylok-fotourok.html — Ветряная мельница из пластиковых бутылок – фотоурок.

8

Как сделать модель ветряной мельницы из бумаги

Сегодня мы займемся с вами еще одной интересной поделкой, а именно, сделаем макет ветряной мельницы. Силу ветра люди использовали издревле. Они строили ветряные мельницы, где мололи муку, из которой потом пекли хлеб. Ветер, ветряная мельница ловила огромными крыльями лопастями, которые крутились под силой ветра и вращали специальные каменные жернова. В эти жернова засыпалось зерно. Каменные жернова вращались и перемалывали зерно в муку.

Ветряные мельницы появились где-то в начале тринадцатого век до нашей эры. Они не только предназначались для перемалывания зерна, но и существовали такие ветряные мельницы, которые качали воду из земли, с речки.

Сейчас в наше время мукомольных ветряных мельниц нет, но их принцип действия применяется все же, до сих пор. Крыльями лопастями ловят ветер ветряные электростанции. За счет силы ветра они вырабатывают электрический ток.

Теперь ты знаешь, что такое ветряная мельница и для чего она предназначалась. Теперь же, давай сделаем собственную ветряную мельницу, вернее ее бумажную модель.

Технология изготовления модели ветряной мельницы

1. Приготовь для работы цветной картон, ножницы, клей ПВА, карандаш, пластиковую трубочку от сока, или, обычный стержень от шариковой ручки, а также канцелярские скрепки.

2-5. из листа плотной цветной бумаги сложи и склей макет мельницы, так как показано на рисунках 2-5.

1. Проткни острым карандашом или стержнем противоположные стены макета. Скрепкой соедини противоположные детали основы крыши.
2. Приклей макет к картонной основе.
3. Нарисуй на картоне и вырежи крылья мельницы.
4. Надень их на карандаш, пластиковую трубочку или стержень.
5. Оформи изделие. На кончик оси крыльев мельницы ты можешь надеть пластилиновый шарик, чтобы крылья с нее не спадывали. Также на картонную основу рядом с ветряной мельницей, ты можешь посадить цветы, слепив их из пластилина, или вырезав из цветной бумаги.

У тебя получилась очень хорошая модель ветряной мельницы. Ты можешь присоединить ее к, сделанному тобой ранее, русскому домику, и составить замечательную композицию русского селения. До новых встреч на наших уроках детского творчества.

Ветряная мельница: схемы, чертежи

Эпоха земледелия канула в прошлое много веков назад, но это не значит, что все наработки того времени теперь ничего не значат. К примеру, сегодня пойдёт речь о том, как сделать ветряную мельницу своими руками.

Начать стоит с того, зачем это, вообще, нужно? Вряд ли кто-то при её помощи будет молоть пшено в муку. Да и выращиванием пшена занимаются профессиональные фермеры, у которых за все производственные процессы отвечает современная техника. Тем не менее всё больше дачников задаются вопросом, как сделать ветряную мельницу своими руками?

Объясняется подобный ажиотаж довольно-таки просто — ветряная мельница, которую можно легко сделать своими руками является великолепным элементом ландшафтного дизайна, который делает участок по-настоящему уникальным. Продать сад, у которого есть такая изюминка гораздо проще, чем участок, как две капли воды похожий на соседний.

В современном мире уникальность ценится превыше всего. Именно поэтому если вы решите сделать ветряную мельницу своими руками — это позволит преобразить ваш сад. К тому же при должном усердии и небольшом экскурсе в физику вы сможете использовать данное строение как источник энергии.

Внимание! Ветряную мельницу можно использовать в качестве электрогенератора.

Ветряная мельница на вашем дачном участке может не только быть элементом ландшафта, который вы сделали своими руками, но и преобразователем энергии ветра. Это позволит в значительной мере сэкономить семейный бюджет.

Дополнительные качества ветряной мельницы

Перед тем как выбрать место для установки ветряной мельницы, вы должны учесть, что данное сооружение, которое вы сделаете своими руками, может иметь несколько назначений:

1. Ветряная мельница может скрыть ряд неприглядных мест вашего участка вроде канализационного люка.
2. Некоторые ветряные мельницы, которые можно сделать своими руками, выполняются из лёгких материалов. Как результат удаётся минимизировать их габариты. Поэтому данные сооружения часто используют в качестве защитных колпаков для вентилей труб и других инженерных объектов.
3. Сооружение можно использовать как домик для детских игр. Для этого понадобится немного укрупнить конструкцию, но ничего нереального здесь нет. Главное, сделать её устойчивой и не забыть про вход.
4. В сооружении больших размеров, сделанном под мельницу своими руками, можно хранить разнообразный садовый инвентарь. По факту это будет подсобное помещение.
5. Каменную мельницу можно также использовать как мангал.
6. Данное сооружение при небольшой модификации можно применять как пугало для кротов. Достаточно вкопать ножки вглубь на 20 сантиметров, чтобы вибрации от конструкции, которые будут возникать при вращении лопастей, передавалась в землю.

Как видите, ветряной мельнице, которую вы сделаете своими руками можно найти множество применений, как элементу ландшафтного дизайна.

Роль ветряной мельницы в ландшафтном дизайне

Современный мир настолько разнообразен, что для того, чтобы участку быть самым лучшим, недостаточно простого ухода и ровных грядок — необходимо выделяться. При этом нужно всё делать с умом. Ведь ландшафтный дизайн — это сложная наука, которая учитывает множество нюансов.

К примеру, при выборе растительного покрова учитываются такие факторы, как:

• тень,
• влажность,
• сочетание с другими культурами,
• необходимые оросительные системы и т. д.

Одним из самых трендовых элементов ландшафтного дизайна на данный момент считается ветряная мельница. Самое же главное достоинство такого сооружения заключается в том, что конструкцию можно сделать своими руками.

Делаем ветряную мельницу своими руками

Выбираем место и подготавливаем его

Постройка ветряной мельницы — это куда более ответственное мероприятие, чем может показаться на первый взгляд. Нужно учесть множество факторов, чтобы получить по-настоящему стоящий элемент ландшафтного дизайна.

Лучше всего для установки подходит открытое пространство. Во-первых, здесь лопасти мельницы будут практически всегда вращаться, а во-вторых, собрать данную конструкцию на открытом пространстве гораздо проще, так как ничего не будет вам мешать.

После того как вы подберёте подходящее место для монтажа нужно будет убрать участок. Уберите все мешающие постройке кустики и пеньки. Если трава слишком высокая — срежьте её при помощи газонокосилки.

Землю перед установкой конструкции нужно тщательно разровнять. Только после этого вы сможете приступить к укладке фундамента, точнее, платформы. Чтобы выбрать правильное место, вы должны чётко представлять, как будет выглядеть ваша будущее сооружение.

Создаём план

В качестве примера возьмём элементарную конструкцию, которую при должной доле усилий сможет построить каждый человек. Всё начинается с создания плана:

1. Нарисуйте эскиз макета.
2. Посредством чертежа рассчитаете, какие размеры должны быть у каждой детали ветряной мельницы, которую вы хотите сделать своими руками.
3. Выберите оптимальный материал, из которого будут сделаны основные элементы конструкции. Лучшим выбором считается сосна. Она обладает высокими эксплуатационными качествами. При этом её стоимость находится на приемлемом уровне.

После того как с планом и чертежом всё улажено можно приступать к непосредственному процессу сборки.

Подбор нужных для работы инструментов и материалов

Чтобы создать достойное сооружение вам понадобятся такие инструменты:

• Линейка для создания углов.
• Ручки, фломастеры, карандаши, циркуль, маркеры.
• Строительная рулетка.
• Дрель с набором разнокалиберных насадок.
• Шуроповёрт или отвёртка. Также для этой цели можно использовать обычную дрель со специальной насадкой.
• Молоток, пила, лобзик.
• Болты, гвозди, шайбы, саморезы, шурупы. Длина элементов напрямую зависит от того, насколько толстые доски вы будете использовать.
• Наждачная бумага для шлифовки элементов. Также можно использовать шлифовальную машинку.

С помощью этих инструментов вы сможете своими руками сделать отличную ветряную мельницу, которая станет прекрасным дополнением вашей концепции дачного ландшафта. Также для воплощения идеи вам понадобятся такие материалы:

• Чтобы сделать ветряную мельницу своими руками чаще всего используют фанеру или вагонку. Широкие доски отлично подходят для корпуса.
• Чтобы сделать стены своими руками используйте бруски.
• Для обшивки подойдёт любой материал.
• Чтобы сделать лопасти используйте металлические рейки или трубы.
• Уголки.
• Крышу можно сделать из фанеры. В качестве крепёжных элементов используйте рейки.
• Для того чтобы закрепить лопастной винт своими руками вам понадобится шпиль и подшипник.

После того как все материалы и инструменты будут собраны, вы сможете сделать ветряную мельницу своими руками.

Разметка конструкции

После того как все чертежи сделаны, а нужный инвентарь собран, можно приступить непосредственно к разметке конструкции при помощи своих рук:

1. Разметьте четыре квадрата на основании. Стороны каждого по 25 сантиметров. При этом каждый квадрат нужно поделить на четыре равных части. В середине делается отверстие.
2. Начертите четыре блока для сторон. Детали лучше всего вырезать из цельных кусков дерева. Соотношение будет 35 на 54 см.
3. Стены можно легко сделать своими руками в форме трапеции. Это придаст ветряной мельницы по-настоящему декоративный вид.
4. Трапециевидные стены ветряной мельницы, которые вы будете делать своими руками, состоят из шести частей, которые должны быть надёжно прикреплены друг к другу. При этом каждая следующая часть меньше предыдущей на два сантиметра. Соответственно первая будет 35 см, а последняя 25.
5. Для того чтобы конструкция обладала надёжностью нужно сделать прочный каркас. При использовании качественных материалов всё это можно осуществить своими руками.
6. Для того чтобы сделать каркас своими руками вам понадобятся бруски. В сечении данные элементы будут соответствовать следующим параметрам 40 на 40 миллиметров. Для осуществления проекта вам понадобится целый комплект: восемь штук по 54 и 38 см, а также шесть штук 36 см.
7. Чтобы сделать надёжный каркас своими руками также понадобится четыре бруска на 54 и четыре на 10 сантиметров. Сечение каждого элемента 30 на 30 мм.
8. Создание крыши ветряной мельницы потребует от вас создания разметки при помощи лекала.
9. Начертите линию на 38 см. Сделайте отступ ровно наполовину и начертите ещё одну на 30 см. Длина бокового шва треугольника 35,5 см. Согласно данному лекалу нужно обработать 10 листов. Они впоследствии будут выполнять роль скатов.
10. Лопастной винт для ветряной мельницы нужно сделать своими руками как на схеме из элементов 45 на 15 мм. Всего будет четыре части, на каждой из которых нужно закрепить элементы с такими характеристиками: один на 91 см, 20 по 19, две по 45,5, четыре на восемь, 26 и 17.
11. Прочертите два круга, диаметр каждого — 17 см.

После того, когда вы сделаете разметку ветряной мельницы своими руками — аккуратно вырежьте все элементы, отшлифуйте их, обработайте специальными составами и только после этого начинайте финальную сборку.

Обработка

Для пропитки дерева лучше всего использовать следующие составы: Пинотекст, Акватекс, Белинка.

Каждый из них смог себя зарекомендовать как надёжное средство для защиты дерева от атмосферных явлений и насекомых. Эти вещества позволят вам не беспокоиться о сохранности ветряной мельницы, собранной и установленной своими руками.

Важно! Пропитку нужно делать в 2-3 захода. Это гарантирует стойкость защиты. При этом каждый слой должен успеть просохнуть.

Сборка

После того как вы завершите обработку всех частей ветряной мельницы, можно будет приступить к её сборке своими руками. Просто следуйте этой инструкции, и вы всё сможете сделать самостоятельно:

1. Скрепите боковые части при помощи реек.
2. Чтобы сделать основание ветряной мельницы своими руками используйте два квадрата, у которых есть дырки посередине.
3. Соедините основание и корпус ветряной мельницы саморезами.
4. Сколотите два треугольника, основания которых равняются 38 см, а стороны 35 с половиной.
5. По обеим сторонам прикрутите к треугольникам фанеру.
6. Крышу нужно делать из двух частей. На каждую пойдёт по пять приготовленных заранее элементов.
7. Вертушку ветряной мельницы сделайте своими руками при помощи деревянных реек.
8. На концы лопастей закрепите короткие рейки и прикрутите круги в центре. После чего просверлите в середине дыры и установите шпильки. Тоже нужно сделать с торцом.
9. Закрепите шпиль. Всю конструкцию скрепите гайками.

В конце наденьте крышку на корпус, который вы сделали своими руками и закрепите всё саморезами.

Подробный процесс сборки устройства ветряной мельницы вы можете увидеть на видео снизу.

Декорирование

После того как вы сделали ветряную мельницу исключительно благодаря своим рукам, необходимо придать ей соответствующий вид. Для этого можно использовать лак. Он придаст вашему сооружению завершённость.

Внимание! Если элементы из дерева обработаны не достаточно качественно, лучше использовать краску.

Чтобы придать ветряной мельнице дополнительный антураж её элементы можно покрасить разными цветами. Также можно добавить рисунки вроде цветов, бабочек или насекомых. Каждый из них легко делается своими руками, если использовать немного фантазии.

Итоги

Как видите, сделать ветряную мельницу под силу каждому. Главное, на начальных этапах начертить правильную разметку и подобрать хорошее место. Также заранее необходимо решить, какими уникальными качествами будет обладать сооружение.

Мельница своими руками для сада (46 фото): детали конструкции и этапы сборки

Одно из наиболее популярных у дачников изделий – мельница для сада своими руками сделанная из древесины

Увидев у соседа весело крутящийся ветряк, мы невольно задумываемся о том, чтобы сделать мельницу своими руками для сада, и чтобы была она не хуже, чем у соседа. От задумки до воплощения путь недолгий, главное запастись необходимым материалом, определиться с размерами, а как ее построить, мы вас научим.

Содержание

Первые шаги

Понимая, что не каждый из вас опытный столяр и грамотный инженер, мы решили провести пробный урок. Давайте построим декоративную ветряную мельницу небольшого размера, пусть это будет наша генеральная репетиция перед настоящим представлением. Создание маленькой копии поможет вам набить руку и избежать досадных ошибок при возведении масштабного проекта.

Мельница с ветрилом, который уравновешивает конструкцию крыльев и используется для поиска ветра в случае, если вы делаете вращающуюся модель

Естественно, нам понадобятся настоящие инструменты и материалы. Что следует приготовить?

Мельницы, которые предназначены для установки в саду, могут выполнять только декоративную функцию, а могут, помимо этого, использоваться для чего-нибудь еще – всё зависит от их типа и функционального назначения

Инструменты

• пила или лобзик
• шурупы
• шлифовальная машинка
• шайбы, болт (длину болта высчитываем, складывая толщину вагонки на скате крыши, и прибавляем к ней толщину двух реек для лопастей)
• металлический стержень
• гвозди
• дрель
• карандаш
• рулетка
• шуруповерт

Основные инструменты для изготовления мельницы

Материалы

для корпуса мельницы:

• лист фанеры, ДСП или широкая доска
• 4 деревянных бруска длина – 60-70 см, сечение 3х3 или 5х5
• деревянные рейки 2 шт., длина – 60-70 см, ширина 3 см
• любой материал для обшивки мельницы (вагонка, рейки)

Чаще всего декоративные мельницы для сада делают деревянными, потому что этот природный материал лучше всего способен вписаться в любой ландшафтный дизайн садового участка

• материал для планок лопастей (вагонка, рейки)
• деревянные уголки (длина 60-70 см, сторона 3 см)

Такая мельница смотрится уместно в любом саду, притягивая к себе внимание прохожих, и вызывает искренний интерес гостей, навестивших вас

для крыши

• лист фанеры, ДСП
• 3 рейки (длина вымеряется при сборе крыши, но не менее 50 см)
• саморезы

Подготовив исходные материалы, приступаем к выпиливанию деталей.

Схема крепления лопастей

Чертеж «тела» мельницы

• Из фанеры или ДСП выпиливаем два основания: нижнее 50х50 см и верхнее 40х40 см.
• Расчерчиваем на основаниях диагональный крест и в его центре просверливаем отверстия.
• С помощью саморезов крепим рейки к углам нижнего основания, отступив от каждого края 2-3 см.

Лучше всего установить мельницу на цементный помост или другой надежный материал, не проводящий влагу из почвы, например, декоративный камень или мощение

• Вставляем в отверстие дополнительную рейку, она поможет нам в сборке каркаса.
• Накладываем на вершины реек верхнее основание и закрепляем его на саморезы.
• Обшиваем каркас вагонкой (горизонтально), подгоняя каждую планку по ширине стороны, на которую она крепится, лишнее отпиливаем.

Мельница-домик для вашего ребенка

• Приступаем к строительству крыши. Выпиливаем из фанеры или ДСП два ската (равнобедренные треугольники). Размер сторон треугольников выбираем произвольно, но ориентируясь на гармоничное сочетание его с каркасом.

Алея из декоративных ветряков на вашем участке имитирует мини-ферму

• Соединяем скаты рейками по бокам и верху, чтобы получился объемный треугольник.
• Крепим крышу к основанию, прикручивая рейки саморезами.
• Проделываем в лицевом скате крыши отверстие.
• Собираем лопасти. Две рейки выкладываем крестовиной, проделываем сквозное отверстие в центре креста, по диаметру равное отверстию в крыше.

Яркий цвет мельницы привлечет еще больше внимание к вашему двору

• Пропускаем болт через отверстие в крестовине и отверстие в крыше. Закрепляем его шайбами с двух сторон и гайкой.
• Берем маленькие гвозди, заготовленные рейки для лопастей, и аккуратно прибиваем их на все четыре лопасти

• Обшиваем бока крыши вагонкой, вертикально или горизонтально, как вам больше нравится.

Эффектно смотрится декоративная мельница в живописном ландшафте на берегу реки

• Шлифуем обшивку мельницы.
• Закрываем стыки на ребрах мельницы деревянными уголками.

Совет! Форму лопасти можно составлять произвольно. Традиционные фигуры – трапеция или прямоугольник.

Лучшим окружением для деревянных поделок станет зеленая лужайка

Полезные советы

Понимая, что даже при наличии пошаговой инструкции у человека всегда могут возникнуть дополнительные вопросы, мы решили дополнить наш обзор полезными советами.

Для того, чтобы мельница приобрела оригинальный вид, можно ее задекорировать.

• из пород деревьев лучше всего брать сосну, она мягкая и теплая, хорошо поддается обработки и долго хранит приятный хвойный аромат
• для упорядочения работы сделайте чертеж декоративной мельницы и отмечайте на нем уже выполненные детали

Яркая декоративная мельница — украшение вашего дачного участка

• чтобы мельница прожила долго, обработайте деревянные части специальным составом, предохраняющим от влаги и древесных жуков
• используйте подручные материалы для украшения мельницы

Деревянная декоративная мельница займет почетное место на территории вашего участка

• не перегружайте лопасти мельницы, правильно рассчитайте их массу, чтобы они не завалили все сооружение

Для изготовления декоративных мельниц иногда используют металл, в таком случае ее форма отличается от деревянной мельницы

• устанавливайте основание мельницы на дополнительный подиум (цемент, камень, мощение), чтобы избежать гниения дерева от долгого соприкосновения с землей

Если размеры участка позволяют, то мельница-ветряк может не просто украшать ландшафт, а и выполнять определенную функцию

Теперь вы знаете, как сделать декоративную мельницу своими руками, но даже этот маленький макет может украсить ваш сад. Еще немного терпения, краски или мозаики, и ваша мельница превратится в произведение искусства.

Ажурная мельница — настоящее произведение искусства

Функции декоративной мельницы

Желание обустроить загородный участок приводит его хозяев к самым необычным идеям. Времена, когда дача ассоциировалась у нас только с ровными рядами грядок и фруктовых деревьев, ушли безвозвратно. Сегодня мы используем свои шесть соток и для отдыха семьи, и для дружеских вечеринок, и в качестве творческой мастерской.

Металлическая декоративная мельница в окружении цветов

На скромном клочке земли, стараниями его владельцев, вырастают сказочные королевства и фантастические пейзажи. Впрочем, чаще всего, темой декорирования сада становятся атрибуты деревенской жизни. Расписные колодцы, декоративные деревянные мельницы, фигурки гномов и лешего, огромные грибы и забавные животные поселяются среди грядок, создавая особое настроение.

Деревянная мельница — это элемент голландского стиля, поэтому для завершения образа отличным дополнением станут тюльпаны высаженные вокруг нее

Некоторые сооружения деревянной декоративной мельницы расширяют свое предназначения и с легкой руки хозяина превращаются в детский домик. В масштабных идеях мельница может стать частью игровой площадки, или сараем для хранения инструментов. У креативных хозяев мельница декоративная для сада становится стилизованной туалетной комнатой, а люди с инженерными навыками создают действующие модели мельниц.

Небольшая мельница в греческом стиле — внутри которой мини-домик

Естественно, что главная функция декоративной мельницы – это украшение для сада. Однако с помощью нее вы можете скрыть мелкие элементы инженерных коммуникаций, облагородив участок. Люк септика, вентиляционная труба, поливочный кран станут незаметными для ваших гостей, а сад получит стильный декоративный объект. Такие мельницы, как правило, не требуют больших затрат, выполняются в маленьких размерах и легко вписываются в любой ландшафт.

Декоративная мельница для сада, выполненная в металле, лучше смотрится, если ее выкрасить в яркий цвет, например, красный

Масштабные сооружения, в виде беседок и летних столовых, также выполняют сразу две функции: хозяйственную и декоративную. Однако их строительство оправданно на больших площадях. Кроме того, желательно, чтобы такие объекты сочетались с общим стилем загородного участка.

Декоративная мельница, выложенная из камня для хранения садового инвентаря

Из декоративной мельницы, дополненной боковыми ящиками, получается великолепный цветник. Она же служит прекрасным дополнением к искусственному водоему.

Возможно, у вас появится собственная идея строительства декоративной мельницы своими руками и ее рационального и художественного применения, а пока предлагаем посмотреть  видео с  уже готовыми проектами:

Ветряная мельница своими руками

Эстетичная и грациозная ветряная мельница на участке может быть не только украшением, но и приносить практическую пользу в том случае, если к её конструированию подойти с умом. Фото ветряков, которые представлены на странице, безусловно, порадуют глаз, тем не менее едва ли кто-то будет их строить для помола муки. Сегодня для этого есть более технологичные устройства, но ветряная мельница привлекает не только эффектным внешним видом.

Содержание:

1. Кинетическая скульптура или практическая польза?
2. Для чего строить мельницу
3. Ветрогенератор из мельницы
4. Строим декоративную мельницу самостоятельно

Кинетическая скульптура или практическая польза?

Ветряная мельница своими руками — это великолепный элемент ландшафтного дизайна, который сделает дачный участок неповторимым. Вместе с тем, декоративная мельница может приносить и практическую пользу в том числе, как электрогенератор. Основная задача любой мельницы — это преобразование энергии ветра в любой другой вид энергии, механическую, электрическую, которые могут быть направлены на что угодно.

К примеру, установив мельницу неподалёку от огорода, можно успешно отпугивать кротов и птиц. С птицами понятно, но и кротов можно отвадить от грядки. Для этого необходимо вкопать каркас мельницы в грунт на глубину 25-30 см и просто передать вибрацию от вращающегося ротора на каркас. Вибрация будет распространяться в грунте, тем самым отпугивая кротов.

Для чего строить мельницу

Кроме этого мельницу можно приспособить под массу других полезных функций:

• если на участке есть объект, который неплохо было бы скрыть от посторонних глаз, к примеру, канализационный люк или дренажная ревизия, декоративная ветряная мельница успешно с этим справится;

• компактный и лёгкий ветряк можно использовать как защитный колпак для вентиляционных труб;

• небольшая сказочная мельница может стать центровым объектом на детской площадке для игр, в этом случае, правда, придётся позаботиться о безопасности и прочности конструкции в первую очередь;

• ветряная мельница солидных размеров может быть использована, как подсобное помещение для круглогодичного хранения садового инвентаря;

• если построить основание мельницы из камня, она может служить отличным стильным мангалом;

• если применить чертежи и схемы, расположенные ниже, ветряная мельница может обеспечивать электричеством хотя бы уличные источники света круглый год;

• мельница может быть использована в качестве насоса для воды.

Да и это далеко не все, на что способна казалось бы исключительно декоративная кинетическая композиция.

Ветрогенератор из мельницы

Самый очевидный вариант использования силы ветра — преобразование его энергии в электричество. Однако приступая к работам в этом направлении, слишком обнадёживаться не стоит. Дело в том, что любой самый эффективный ветрогенератор имеет КПД не более 60%. С другой стороны, эту энергию мы получаем абсолютно бесплатно, поэтому есть смысл хотя бы попробовать сэкономить на покупке электричества у государства.

Максимальная мощность, которую дарит ветер, просто вычислить по формуле — площадь лопасти, на которую воздействует ветер, умножается на скорость ветра в третьей степени, а результат умножается на коэффициент полезного действия, в нашем случае — 0,6. Несложно вычислить, что при средней скорости ветра в два метра в секунду и площади лопастей в 1 квадратный метр, эффективная мощность генератора будет не более 5 Вт. Слабовато. Но уже при скорости от 8м/с можно получить на выходе с генератора около трехсот Вт с квадратного метра площади.

Конечно, это не сравнится с показателями дорогих ветрогенераторов импортного производства, которые могут стоить от 4 тысяч евро и выдавать номинальную мощность от 1,5 кВт. Но перед тем как вкладывать деньги в дорогой ветрогенератор, стоит познакомится со сводками о скорости и направлении ветра в конкретном регионе за несколько прошедших лет. Может получиться так, что генератор себя не окупит вовсе.

Строим декоративную мельницу самостоятельно

Одной из основных задач при постройке ветряной мельницы будет выбор места для её установки. Желательно, чтобы мельница находилась на возвышении, если её лопасти должны вращаться, а также лучше устанавливать конструкцию вдали от основных дачных построек. Как ни крути, а мельница будет шуметь при работе. Для деревянной конструкции необязательно устраивать прочный надёжный фундамент, будет достаточно основания из бруса или бревна.

Чертежи, которые размещены на странице, просто показывают пропорции конструкции, а реальные размеры стоит вписывать в конкретный ландшафт. Форма лопастей для мельницы может быть произвольной, но минимальный угол отклонения от направления движения ветра должен соблюдаться, также стоит минимизировать вес лопастей и оси, на которую они будут закреплены.

Фантазия и смекалка помогут выполнить работу быстро и качественно, на вашем участке вырастет необычная и, возможно, функциональная конструкция. Удачной работы и творческого настроения!

Исторические ветряные мельницы воссозданы с помощью 3D-печати

С помощью 3D-печати мы снова сможем любоваться историческими ветряными мельницами. Американский музей ветроэнергетики (AWPC), крупнейший музей мельниц в мире, объединил свои усилия с WhiteClouds, американской компанией, предоставляющей услуги 3D — печати и 3D — дизайна. Партнерство основывается на намерении создать масштабные модели исторических ветряных мельниц с использованием 3D — печати и CAD. Их можно будет увидеть в  AWPC.

Создание масштабных моделей мельниц

По словам директора AWPC, Коя Харриса, планируется создать макет Лаббока на протяжении периода времени с 1910 по1950 год, когда в этой местности находилось несколько ветряных мельниц. Харрис и Келли Рут, дизайнер компании WhiteClouds, работают вместе над созданием этих моделей. Для 3D — печати моделей в лаборатории компании WhiteClouds используется 3D-принтер ProJet 3500 HDMAX.

С помощью 3D-проектирования и 3D-печати была создана масштабная модель ветряной мельницы. Ветряная мельница использовалась более чем 30 лет назад, и команда должна была воссоздать его прямо с нуля.

Использование различных методов

Для воссоздания моделей использовались различные методы. Одна из ветряных мельниц была реконструирована с помощью масштабной модели, принадлежащей AWPC. Келли Рут использовала измерения и, с помощью обратного проектирования, разработала 3D — напечатанную модель. Другая ветряная мельница была сконструирована с использованием старых чертежей и фотографий реальной ветряной мельницы. По словам Рут, самой большой проблемой проекта было соответствие моделей практически аналогичным  реальным полномасштабным ветряным мельницами, и при этом использование 3D — печати.

Технология моделирования  Multi-Jet

Технология моделирования Multi-Jet  используется для 3D — печати всех моделей ветряных мельниц. В этом процессе используется вулканизованные смолы, чтобы создавать точные, прочные детали из пластика. Каждый слой измеряется в 16 микрон, что приблизительно составляет одну шестую толщины человеческого волоса. В связи с этим макеты ветряных мельниц создаются с предельной точностью. Окончательная печать происходит в полупрозрачном и грязно-белом цвете.

AWPC является крупнейшим музеем мельниц в мире, коллекция которого состоит из 60 ветряных мельниц, выставленных в парке мельниц Linebery, и более 100 ветряных мельниц, расположенных в помещении галереи.

Источник

красивое украшение сада своими руками (110 фото)

В полнее естественно, что каждый хозяин, занимаясь благоустройством придомовой территории, желает сделать ее максимально привлекательной и эргономичной. Этого можно добиться, применяя самые разные приёмы ландшафтных стилистов. Можно разбить красивые клумбы и оригинальные цветники, возвести альпийскую горку или вырыть очаровательный прудик.

В качестве украшения могут также выступать скульптурные композиции и разнообразные инсталляции. Мельница для сада, размещённая в траве около небольшого водоёма, выглядит особенно стильно и самобытно.

Такое сооружение может выполнять как эстетическую функцию, играя роль одной из деталей садового декора, так и практическую, скрывая неприглядные урбанистические вещи. Последняя вариация наиболее важна для территории малой площади. Ведь ее тоже хочется преобразить и украсить.

Краткое содержимое статьи:

Достоинства декоративной мельницы

Мельница на участке – оригинальный элемент ландшафтного декора, передающий всю прелесть атмосферы сельского быта. Подобное украшение дарит ни с чем не сравнимое умиротворение и прекрасно декорирует приусадебную территорию. Но ярко выраженная эстетичность не мешает мельнице выполнять и практическую задачу. Например, она помогает скрыть канализационные люки, водопроводные и газовые вентили и т. п.

Для изготовления мельницы используют как дерево, так и камень. Высота такой постройки может быть различной – от 0,3 м до 2 м. Выбирая габариты, необходимо учесть площадь облагораживаемой территории. На небольшом участке огромная, малофункциональная конструкция будет смотреться нелепо.

Существуют и сооружения, размеры которых позволяют устроить внутри них полноценную беседку. Такое строение будет играть роль не только садового декора, но и уютного, комфортного места отдыха.

В среднегабаритных постройках довольно удобно хранить рабочий инвентарь. Другими словами, элегантная мельница может стать хорошей альтернативой непривлекательному сараю.

Наиболее привлекательно малая архитектурная форма с лопастями будет выглядеть на фоне искусственного или природного водоёма. Также уместно будет разместить мельницу у ручейка или искусственно созданного водопада. Недалеко можно установить скамейку или беседку, чтобы в вечерние часы заниматься релаксацией, смотря на водную гладь и наблюдая движение мельничных крыльев.

Советы по размещению

Конструкция мельницы для дачи может предполагать два типа крыльев: первый тип приводится в движение силой ветра, а второй – стационарные лопасти, которые остаются неподвижными. Обычно изделия с не крутящимися лопастными элементами выполняют чисто декоративную функцию.

Оба типа можно установить не только на берегу ручья или пруда, но и в тихих местах сада. Немаловажно грамотно выбрать габариты мельницы. Ведь неправильно подобранный размер конструкции может испортить дизайн всего ландшафта.

Ветряное сооружение будет отлично смотреться в любой части приусадебной территории. Даже самый неприметный уголок заиграет новыми красками, если разместить там подобную малую архитектурную форму. Мельница, окружённая зелёной травой, станет украшением любой части сада. Высаженные рядом растения, цветы и кусты только подчеркнут изящность сооружения.

Наиболее органично подобная малая архитектурная форма будет смотреться, если дом и все окружающие его постройки оформлены в деревенской стилистике, имитирующей старинные русские избы. Но, если территория обустроена в каком-либо современном дизайнерском решении, то такая конструкция на ней будет излишней.

Декоративная мельница возле ограждения выглядит просто чудесно, в особенности, если оно представляет собой стилизацию под плетёную изгородь. Подобная постройка также неплохо смотрится в сочетании с колодцем. Получившуюся картину уместно дополнить крестьянской телегой. А, если расположить мельницу рядом с декоративным мостиком, то можно добиться поистине потрясающего эффекта.

Помимо всего рассмотренного выше, для усиления эстетичных качеств ветреной постройки совместно с ней можно использовать скамейку из массива дерева или стилизованное деревянное колесо. В последнее можно высадить цветы – получится весьма оригинальная клумба.

Главное помнить, что, обустраивая участок в подобной стилистике, нельзя применять чёткие геометрические формы, строгие линии и острые углы. Для дизайна в сельском стиле характерен покой и мягкость. Все детали обязаны быть закруглёнными.

Территория вашего загородного коттеджа выдержана в японском или китайском стилевом направлении? Ветряная мельница идеально дополнит ландшафт. Как уже говорилось ранее, она не уместна лишь современных минималистических стилистик. Но необходимо учесть, что русская мельница не будет сочетаться с пейзажами Востока – здесь предпочтительнее подобрать модель в японо-китайском дизайне или стилизованную под пагоду.

Великолепно выглядит декор подобного типа на холмистой местности или на пригорке. В этом случае мельница будет выступать как своеобразная высотная доминанта вашей дачи. А если расположить возле декоративной постройки статуи героев сказок и легенд, то такая композиция будет смотреться поистине волшебно.

Практическое предназначение

На фото декоративной мельницы видно, что ее можно использовать в качестве домика для детских игр. Всем известно, как важно ребенку иметь свой уголок, где он является полноправным хозяином. Если вы решили адаптировать постройку под детский домик, не забудьте убедиться в устойчивости и надёжности такого сооружения.

Из каменной мельницы получится прекрасный мангал – она хорошо переносит высокие температуры и обладает отличной теплопроводностью.

Садовая мельница также неплохой способ избавиться от кротов. Вращение крыльев приводит к вибрации почвы, что не по нраву кротам.

Собачья конура – это еще одна вариация использования мельничного сооружения. Если строение расположено у водоёма, то в нем можно держать рыболовные снасти, инвентарь для очистки воды и др.

Рекомендации

Сегодня в моде мельницы, стилизованные под старину. Их можно приобрести в магазине или заказать в мастерской. Неплохой вариант — сделать декоративную мельницу своими руками.

Если вы решились изготовить сооружение собственноручно, то запомните, что подчас настоящее произведение искусства может получиться из обычных обрезков стройматериалов, которые остались после ремонта. Чертёж декоративной мельницы можно без труда найти в Интернете или начертить самим.

Сосна – это оптимальный материал для строительства ветряной постройки. Сосновая древесина имеет красивый внешний вид и низкую стоимость. Но она нуждается в обязательной обработке антисептическими составами.

Бесспорно, мельница – одна из самых живописных архитектурных форм. Она придаст вашему участку неординарности и индивидуальности. Поэтому, если вы сомневаетесь, какой декор выбрать – выбирайте мельницу.

Фото декоративной мельницы

Сохраните статью себе на страницу:

Пост опубликован: 31.10

Присоединяйтесь к обсуждению:

Copyright © 2021 LandshaftDizajn.Ru — портал о ландшафтном дизайне №1
***Сайт принадлежит Марии Козак





Проект ветряной турбины

| Учебники по альтернативной энергии

Конструкция ветряной турбины
Статья
Учебники по альтернативной энергии
19.06.2010
03.06.2021

Учебники по альтернативной энергии

Поделитесь / добавьте в закладки с:

Конструкция ветряной турбины для ветроэнергетики

В основе любой возобновляемой ветроэнергетической системы лежит ветряная турбина . Конструкции ветряных турбин обычно состоят из ротора, генератора постоянного тока (DC) или генератора переменного тока (AC), который установлен на вышке высоко над землей.

Так как же устроены ветряные турбины для выработки электроэнергии ?. Проще говоря, ветряная турбина — это полная противоположность домашнему или настольному вентилятору. Вентилятор использует электричество из сети для вращения и циркуляции воздуха, создавая ветер. С другой стороны, конструкции ветряных турбин используют силу ветра для выработки электроэнергии. Движение ветра вращает или вращает лопасти турбины, которые улавливают кинетическую энергию ветра и преобразуют эту энергию во вращательное движение через вал, чтобы приводить в действие генератор и вырабатывать электричество, как показано.

Типовая конструкция ветряного генератора

На изображении выше показаны основные компоненты, из которых состоит типичная ветряная турбина конструкции . Ветряная турбина извлекает кинетическую энергию из ветра, замедляя ветер и передавая эту энергию вращающемуся валу, поэтому важно иметь хорошую конструкцию. Доступная мощность ветра, доступная для уборки урожая, зависит как от скорости ветра, так и от площади, охватываемой вращающимися лопастями турбины.Таким образом, чем выше скорость ветра или чем больше размер лопастей ротора, тем больше энергии можно извлечь из ветра. Таким образом, мы можем сказать, что выработка энергии ветряной турбиной зависит от взаимодействия между лопастями ротора и ветром, и именно это взаимодействие важно для конструкции ветряной турбины .

Чтобы улучшить это взаимодействие и, следовательно, повысить эффективность, доступны два типа конструкции ветряных турбин. Общая горизонтальная ось и конструкция вертикальной оси. Конструкция ветряной турбины с горизонтальной осью улавливает больше ветра, поэтому выходная мощность выше, чем у ветровой турбины с вертикальной осью.Недостатком конструкции с горизонтальной осью является то, что мачта, необходимая для поддержки ветряной турбины, намного выше, а конструкция лопастей ротора должна быть намного лучше.

Типовая конструкция лопастей ветряных турбин

Турбина с вертикальной осью или VAWT проще в проектировании и обслуживании, но обеспечивает более низкую производительность, чем турбины с горизонтальной осью, из-за высокого сопротивления простой конструкции лопастей ротора. Большинство ветряных турбин, вырабатывающих электроэнергию сегодня, коммерчески или внутри страны, являются машинами с горизонтальной осью, поэтому именно эти типы ветряных турбин конструкции мы рассмотрим в этом руководстве по ветряным турбинам.

• Ротор — это основная часть современной конструкции ветряной турбины, которая собирает энергию ветра и преобразует ее в механическую энергию в форме вращения. Ротор состоит из двух или более «лопастей» из ламинированного дерева, стекловолокна или металла и защитной ступицы, которая вращается (отсюда и название) вокруг центральной оси.

Как и крыло самолета, лопасти ветряных турбин создают подъемную силу благодаря своей изогнутой форме. Лопасти ротора отбирают часть кинетической энергии из движущихся воздушных масс в соответствии с принципом подъемной силы со скоростью, определяемой скоростью ветра и формой лопастей.Конечный результат — подъемная сила, перпендикулярная направлению потока воздуха. Затем уловка состоит в том, чтобы сконструировать лопасть ротора так, чтобы она создавала нужную величину подъема и тяги лопасти ротора, обеспечивая оптимальное замедление воздуха и не более того.

К сожалению, лопасти ротора турбины не улавливают 100% всей мощности ветра, поскольку это означало бы, что воздух за лопатками турбины был бы полностью неподвижен и, следовательно, не позволял бы ветру проходить через лопасти. Теоретическая максимальная эффективность, которую лопасти ротора турбины могут извлекать из энергии ветра, составляет от 30 до 45% и зависит от следующих переменных лопаток ротора: Конструкция лопастей , Число лопастей , Длина лопастей , Лопасти Шаг / угол , Форма лезвия и Материалы и вес лезвия и это лишь некоторые из них.

• Конструкция лопастей — конструкции лопастей ротора работают по принципу подъема или сопротивления для извлечения энергии из текущих воздушных масс. В конструкции подъемных лопастей используется тот же принцип, который позволяет летать самолетам, воздушным змеям и птицам, создавая подъемную силу, перпендикулярную направлению движения. Лопасть несущего винта по существу представляет собой аэродинамическое крыло или крыло, по форме напоминающее крыло самолета. Когда лезвие рассекает воздух, между верхней и нижней поверхностями лезвия создается разница в скорости ветра и давлении.

Давление на нижней поверхности больше и, таким образом, «поднимает» лезвие вверх, поэтому мы хотим сделать эту силу как можно большей. Когда лопасти прикреплены к центральной оси вращения, как ротор ветряной турбины, эта подъемная сила преобразуется во вращательное движение.

Этой подъемной силе противодействует сила сопротивления, которая параллельна направлению движения и вызывает турбулентность вокруг задней кромки лопасти, когда она рассекает воздух. Эта турбулентность оказывает тормозящее действие на лопасть, поэтому мы хотим сделать эту силу сопротивления как можно меньшей.Комбинация подъемной силы и сопротивления заставляет ротор вращаться как пропеллер.

Конструкции

Drag больше используются для вертикальных ветряных турбин с большими чашечными или изогнутыми лопастями. Ветер буквально выталкивает лопасти, прикрепленные к центральному валу. Преимущество лопастей ротора, спроектированных с помощью сопротивления, заключается в более низких скоростях вращения и высоком крутящем моменте, что делает их полезными для перекачивания воды и мощности сельскохозяйственных машин. Ветровые турбины с подъемным приводом имеют гораздо более высокую скорость вращения, чем тормозные, и поэтому хорошо подходят для выработки электроэнергии.

• Число лопастей — количество лопастей ротора, которые имеет конструкция ветряной турбины, обычно определяется аэродинамической эффективностью и стоимостью. Идеальная ветряная турбина должна иметь много тонких лопастей ротора, но большинство генераторов ветряных турбин с горизонтальной осью имеют только одну, две или три лопасти ротора. Увеличение количества лопастей ротора выше трех дает лишь небольшое увеличение эффективности ротора, но увеличивает его стоимость, поэтому более трех лопастей обычно не требуется, но для домашнего использования доступны небольшие высокоскоростные многолопастные турбогенераторы.Как правило, чем меньше количество лезвий, тем меньше материала требуется во время производства, что снижает их общую стоимость и сложность.

Роторы с одной лопастью имеют противовес на противоположной стороне ротора, но страдают от высокого напряжения материала и вибрации из-за негладкого вращательного движения одной лопасти, которая должна двигаться быстрее, чтобы улавливать такое же количество энергии ветра. Также с роторами с одинарными или даже двойными лопастями большая часть доступного движения воздуха и, следовательно, энергии ветра проходит через непромокаемую площадь поперечного сечения турбины, не взаимодействуя с ротором, что снижает их эффективность.

С другой стороны, многолопастные роторы

имеют более плавное вращение и более низкий уровень шума. Более низкие скорости вращения и крутящий момент возможны с использованием многолопастных конструкций, что снижает напряжения в трансмиссии, что приводит к снижению затрат на редуктор и генератор. Однако конструкции ветряных турбин с множеством лопастей или очень широкими лопастями будут подвергаться очень большим нагрузкам при очень сильном ветре, поэтому в большинстве конструкций ветряных турбин используются три лопасти ротора.

• Нечетное или четное количество лопастей ротора? — Конструкция ветряной турбины с «ЧЕТНЫМ» количеством лопастей ротора, 2, 4 или 6 и т. Д., Может иметь проблемы со стабильностью при вращении.Это потому, что каждая лопасть ротора имеет точную и противоположную лопасть, которая расположена на 180 ^o в противоположном направлении. Поскольку ротор вращается, тот самый момент, самый верхний нож указывая вертикально вверх (положение 12 часов) нижнее наиболее лезвие указывая прямо вниз в передней части башни опоры турбины. Результат является то, что верхним лезвием изгибается в обратном направлении, потому что он получает максимальную силу от ветра, называемого «тяга нагрузкой», в то время как нижний нож проходит в аэродинамической свободную область непосредственно перед опорной башней.

Этот неравномерный изгиб лопастей ротора турбины (самый верхний изогнутый под действием ветра и самый нижний прямой) при каждом вертикальном выравнивании создает нежелательные силы на лопасти ротора и вал ротора, поскольку две лопасти изгибаются вперед и назад при вращении. Для небольшой турбины с жесткими алюминиевыми или стальными лопастями это может не быть проблемой, в отличие от более длинных пластиковых лопаток, армированных стекловолокном.

Конструкция ветряной турбины, которая имеет «ODD» количество лопастей ротора (по крайней мере, три лопасти), вращается более плавно, поскольку гироскопические силы и силы изгиба более равномерно уравновешены между лопастями, что увеличивает стабильность турбины.Наиболее распространенная конструкция ветряных турбин с нечетными лопастями — это трехлопастные турбины. Энергоэффективность трехлопастного ротора немного выше, чем у двухлопастного ротора аналогичного размера, а благодаря дополнительной лопасти они могут вращаться медленнее, что снижает износ и шум.

Кроме того, чтобы избежать турбулентности и взаимодействия между соседними лопастями, расстояние между каждой лопастью многолопастной конструкции и ее скорость вращения должны быть достаточно большими, чтобы одна лопасть не столкнулась с нарушенным, более слабым потоком воздуха, вызванным предыдущей лопастью. прохождение той же точки непосредственно перед ней.Из-за этого ограничения большинство ветряных турбин необычного типа имеют максимум три лопасти на роторе и обычно вращаются с меньшей скоростью.

Как правило, роторы трехлопастных турбин лучше вписываются в ландшафт, более эстетичны и более аэродинамически эффективны, чем конструкции с двумя лопастями, что способствует тому, что трехлопастные ветровые турбины более доминируют на рынке ветроэнергетики. Хотя некоторые производители выпускают двух- и шестилопастные турбины (для парусных лодок).Другие преимущества роторов с нечетными (трех) лопастями включают более плавную работу, меньший шум и меньшее количество столкновений с птицами, что компенсирует недостаток более высоких материальных затрат. Количество лезвий существенно не влияет на уровень шума.

• Длина лопасти ротора. Три фактора определяют, сколько кинетической энергии может быть извлечено из ветра ветряной турбиной: «плотность воздуха», «скорость ветра» и «площадь ротора». Плотность воздуха зависит от того, насколько вы находитесь над уровнем моря, а скорость ветра зависит от погоды.Тем не менее, мы можем контролировать площадь вращения, охватываемую лопастями ротора, увеличивая их длину, поскольку размер ротора определяет количество кинетической энергии, которую ветряная турбина может улавливать от ветра.

Лопасти ротора вращаются вокруг центрального подшипника, образуя идеальный круг 360 ^o , когда он вращается, и, как мы знаем из школы, площадь круга задается как: π.r ² . Таким образом, по мере увеличения рабочей площади ротора площадь, которую он покрывает, также увеличивается пропорционально квадрату радиуса.Таким образом, удвоение длины лопастей турбины приводит к увеличению ее площади в четыре раза, что позволяет ей получать в четыре раза больше энергии ветра. Однако это значительно увеличивает размер, вес и, в конечном итоге, стоимость конструкции ветряной турбины.

Одним из важных аспектов длины лопасти является конечной скорости вращения ротора, являющейся результатом угловой скорости. Чем больше длина лопатки турбины, тем быстрее вращается наконечник при заданной скорости ветра. Аналогичным образом, для данной длины лопасти ротора, чем выше скорость ветра, тем быстрее вращение.Так почему же у нас не может быть конструкция ветряной турбины с очень длинными лопастями ротора, работающая в ветреной среде, производя много бесплатного электричества от ветра. Ответ заключается в том, что наступает момент, когда длина лопастей ротора и скорость ветра фактически снижают выходную эффективность турбины. Вот почему многие более крупные ветряные турбины вращаются с гораздо меньшей скоростью.

КПД — это функция того, насколько быстро вращается наконечник ротора при заданной скорости ветра, создавая постоянное отношение скорости ветра к наконечнику, называемое «отношением конечной скорости» (λ), которое представляет собой безразмерную единицу, используемую для максимизации КПД ротора.Другими словами, «отношение конечной скорости» (TSR) — это отношение скорости конца вращающейся лопасти в об / мин к скорости ветра в милях в час, и хорошая конструкция ветряной турбины будет определять мощность ротора для любой комбинации скорость ветра и ротора. Чем больше это соотношение, тем быстрее вращается ротор ветряной турбины при заданной скорости ветра. Скорость вала, на котором фиксируется ротор, также указывается в оборотах в минуту (об / мин) и зависит от конечной скорости и диаметра лопастей турбины.

Скорость вращения турбины определяется как: об / мин = скорость ветра x передаточное отношение конечной скорости x 60 / (диаметр x π).

Если ротор турбины вращается слишком медленно, он позволяет беспрепятственно проходить слишком большому количеству ветра и, таким образом, не извлекает столько энергии, сколько могло бы. С другой стороны, если лопасть ротора вращается слишком быстро, она кажется ветру как один большой плоский вращающийся круглый диск, который создает большое сопротивление и потери на конце ротора, замедляя ротор. Поэтому важно согласовать скорость вращения ротора турбины с конкретной скоростью ветра, чтобы получить оптимальный КПД.

Роторы турбин с меньшим количеством лопастей достигают максимальной эффективности при более высоких передаточных числах, и, как правило, конструкции трехлопастных ветряных турбин для выработки электроэнергии имеют передаточное отношение оконечных скоростей от 6 до 8, но будут работать более плавно, поскольку у них три лопасти. С другой стороны, турбины, используемые для перекачивания воды, имеют более низкое передаточное число от 1,5 до 2, поскольку они специально разработаны для создания высокого крутящего момента на низких скоростях.

• Шаг / угол лопастей ротора — лопасти ротора ветряной турбины фиксированной конструкции, как правило, не прямые или плоские, как крылья самолета, а вместо этого имеют небольшой изгиб и сужение по длине от кончика до основания, чтобы обеспечить различные скорости вращения вдоль лезвие.Этот поворот позволяет лопасти поглощать энергию ветра, когда ветер идет на нее под разными тангенциальными углами, а не только прямо. Прямая или плоская лопасть ротора перестанет подавать подъемную силу и может даже остановиться (сваливаться), если лопасть несущего винта ударится ветром под разными углами, называемыми «углом атаки», особенно если этот угол атаки слишком крутой.

Следовательно, чтобы поддерживать лопасть ротора под оптимальным углом атаки, увеличивая подъемную силу и эффективность, лопасти конструкции ветряной турбины обычно скручены по всей длине лопасти.Кроме того, этот поворот в конструкции ветряной турбины предотвращает слишком быстрое вращение лопастей ротора при высоких скоростях ветра.

Однако для очень крупномасштабных конструкций ветряных турбин, используемых для выработки электроэнергии, это скручивание лопастей может сделать их конструкцию очень сложной и дорогостоящей, поэтому используется другая форма аэродинамического контроля, чтобы поддерживать угол атаки лопастей, идеально выровненный с направление ветра.

Аэродинамической мощностью, производимой ветряной турбиной, можно управлять, регулируя угол наклона ветряной турбины в зависимости от угла атаки ветра, когда каждая лопасть вращается вокруг своей продольной оси.Тогда лопасти ротора с регулировкой шага могут быть более плоскими и прямыми, но, как правило, эти большие лопасти имеют похожий поворот в своей геометрии, но намного меньше, чтобы оптимизировать тангенциальную нагрузку на лопасть ротора.

Каждая лопасть ротора имеет механизм вращения, пассивный или динамический, встроенный в основание лопасти, обеспечивающий равномерное постепенное регулирование шага по всей длине (постоянный поворот). Требуемый угол наклона составляет всего несколько градусов, так как небольшие изменения угла наклона могут иметь драматическое влияние на выходную мощность, поскольку мы знаем из предыдущего урока, что энергия, содержащаяся в ветре, пропорциональна кубу скорости ветра.

Одним из основных преимуществ управления шагом лопастей ротора является увеличение окна скорости ветра. Положительный угол наклона создает большой пусковой крутящий момент, когда ротор начинает вращаться, снижая скорость ветра при включении. Аналогичным образом, при высоких скоростях ветра, когда достигается предел максимальной скорости роторов, можно регулировать шаг, чтобы обороты роторов не превысили его предел за счет снижения их эффективности и угла атаки.

Регулировка мощности ветряной турбины может быть достигнута с помощью управления шагом на лопастях ротора для уменьшения или увеличения подъемной силы на лопастях путем управления углом атаки.Лопасти меньшего размера достигают этого за счет небольшого поворота в их конструкции. В более крупных коммерческих ветряных турбинах используется либо пассивное управление шагом, с помощью центробежных пружин и рычагов (аналогично роторам вертолетов), либо активное с использованием небольших электродвигателей, встроенных в ступицу лопастей, чтобы повернуть его на необходимые несколько градусов. Основные недостатки регулировки высоты тона — надежность и стоимость.

• Конструкция лопастей — кинетическая энергия, извлекаемая из ветра, зависит от геометрии лопастей ротора, и важно определение аэродинамически оптимальной формы и конструкции лопастей.Но так же, как и аэродинамический дизайн лопасти несущего винта, не менее важен и конструктивный дизайн. Конструктивная конструкция лезвия состоит из выбора материала и прочности, поскольку лезвия изгибаются и изгибаются под действием энергии ветра во время вращения.

Очевидно, что идеальный конструкционный материал для лопасти ротора сочетает в себе необходимые структурные свойства, такие как высокое отношение прочности к весу, высокую усталостную долговечность, жесткость, собственную частоту вибрации и устойчивость к усталости, а также низкую стоимость и способность легко превращаться в желаемую форму крыла.

Роторные лопасти небольших турбин, используемых в жилых помещениях, мощностью от 100 Вт и выше, как правило, изготавливаются из массивной резной древесины, деревянных ламинатов или композитных материалов из шпона, а также из алюминия или стали. Деревянные лопасти ротора прочные, легкие, дешевые, гибкие и популярны в большинстве конструкций ветряных турбин, которые можно строить своими руками, поскольку их легко изготовить. Однако низкая прочность деревянных ламинатов по сравнению с другими древесными материалами делает их непригодными для лезвий с тонкой конструкцией, работающих на высоких скоростях острия.

Алюминиевые лезвия также легкие, прочные и удобные в работе, но они более дорогие, легко гнутся и подвержены усталости металла. Точно так же в стальных лопастях используется самый дешевый материал, и из них можно формировать изогнутые панели по требуемому профилю крыла. Тем не менее, в стальные панели гораздо труднее ввести скручивание, и вместе с плохими усталостными свойствами, то есть ржавчиной, сталь используется редко.

Лопасти ротора, используемые для очень большой горизонтальной оси ветряной турбины. Конструкция изготовлена ​​из армированных пластиковых композитов с наиболее распространенными композитами, состоящими из стекловолокна / полиэфирной смолы, стекловолокна / эпоксидной смолы, стекловолокна / полиэстера и композитов из углеродного волокна.Композиты из стекловолокна и углеродного волокна имеют значительно более высокое отношение прочности на сжатие к массе по сравнению с другими материалами. Кроме того, стекловолокно является легким, прочным, недорогим, обладает хорошими усталостными характеристиками и может использоваться в различных производственных процессах.

Размер, тип и конструкция ветряной турбины, которая может вам понадобиться, зависит от вашего конкретного применения и требований к мощности. Конструкции малых ветряных турбин варьируются в размерах от 20 Вт до 50 киловатт (кВт) с меньшими или «микро» (от 20 до 500 Вт) турбинами, которые могут использоваться в жилых районах для различных применений, таких как производство электроэнергии для зарядки аккумуляторов и питания. огни.

Энергия ветра является одним из наиболее быстрорастущих источников возобновляемой энергии в мире, поскольку это чистый, широко распространенный энергоресурс, который имеется в изобилии, имеет нулевую стоимость топлива и технологию производства электроэнергии без выбросов. Большинство современных ветряных генераторов, доступных сегодня, спроектированы для установки и использования в бытовых установках.

В результате они стали меньше и легче, что позволяет быстро и легко монтировать их непосредственно на крыше, на короткой опоре или башне.Установка более нового турбогенератора как части вашей домашней ветроэнергетической системы позволит вам снизить большую часть более высоких затрат на обслуживание и установку более высокой и более дорогой турбинной башни, как это было бы раньше в прошлом.

В следующем уроке о Wind Energy мы рассмотрим работу и конструкцию генераторов ветряных турбин, используемых для выработки электроэнергии в составе домашней ветряной системы.

Как сделать модель ветряной мельницы с печатным шаблоном

Сделайте дома модель ветряка и проведите с детьми инженерное обучение! Создание собственной игрушечной ветряной мельницы с помощью распечатываемого шаблона — это быстрое и легкое занятие STEM.

Ветряные мельницы — восхитительные машины как с эстетической, так и с технической точки зрения. На протяжении веков они использовались для преобразования энергии ветра в полезную работу — измельчение, подъем, перекачивание и, в настоящее время, для выработки электроэнергии.

Как это работает? Ветер вращает лопасти ветряных мельниц, и когда они вращаются на оси, он заставляет вращаться шестерни и шестерни внутри ветряной мельницы. В ветряной мельнице, используемой для производства муки, это вращает мелющие камни. В ветряной мельнице, используемой для перекачивания воды, поворот оси приводит в движение поршень или винт.В ветряной мельнице, используемой для выработки энергии, приводной вал через множество шестерен соединен с генератором, вырабатывающим электричество. Будучи такой универсальной и удивительной машиной, модель ветряной мельницы довольно легко построить, особенно если у вас есть распечатанный узор.

Итак, что в этом для детей?

• Создание действительно движущегося корабля наверняка понравится даже самым маленьким детям, и с помощью домашнего вентилятора наша ветряная мельница взлетела. Даже наш малыш был в восторге: «У нас в доме есть ветряная мельница! Какую тележку я могу положить внутрь? »
• Ветряная мельница интересна для изучения как одна из простых машин — она ​​демонстрирует принцип колесно-осевого механизма.
• Эксперименты с лезвиями представляют собой хорошую возможность для небольшого научного исследования. Как количество лопастей влияет на скорость вращения? Как подача? А расстояние от вентилятора? Наш вывод вы найдете в конце поста.

Также попробуйте

Исследуй природу с 10 распечатанными проектами STEAM для детей! Они будут узнавать о природе, играя в игры, выполняя инженерные задания, отправляясь на охоту за мусорщиками и создавая произведения искусства из натуральных материалов.

Тебе понадобится:

• кусок пенопласта (вместо него можно использовать картон, но пенопласт предлагает плоские поверхности для наклеивания рисунков и чистые края при резке)
• 7 бамбуковых шампуров
• наш дизайн для печати (есть цветная версия, которую мы создали, а также черно-белая версия для раскрашивания!)
• нож и линейка для хобби
• Клей-карандаш и пистолет для горячего клея

Ориентировочное время постройки одной мельницы: 30 минут.

1 — Распечатайте изображения и приклейте их к пенопласту с помощью клея или другого подходящего клея, который у вас есть под рукой.

2 — Когда клей застынет, разрежьте пенопласт острым ножом, как отмечено на страницах выкройки. Если использовать острый нож и линейку, как показано на видео, идет очень быстро.

3 — Соберите строительную часть ветряной мельницы — переднюю, заднюю, две стороны и крышу — с помощью горячего клея.

4 — Проденьте отмеченные отверстия для оси через ступицу, передний подшипник и заднюю часть ветряной мельницы.

5 — Горячим клеем приклейте кронштейн переднего подшипника к передней части ветряной мельницы, затем приклейте к нему горячим клеем передний подшипник.

6 — Используйте бамбуковую шпажку в качестве оси. Приклейте к ней ступицу и три ее опорных кронштейна.

7 — Вставьте заостренные концы 6 бамбуковых шпажек во внутренние концы лопастей вентилятора и отрежьте все выступающие шпажки, кроме 1-1 / 4 дюйма.

8 — Заточите выступающие концы шампуров ножом, затем вбейте их в ступицу в точках, отмеченных вдоль ее края.Лопасти не вклеены в ступицу, так что с их количеством и шагом можно экспериментировать. Как только вы придете к идеальному количеству и шагу, вы можете решить приклеить их на место.

После того, как вы построили ветряную мельницу, вы можете поэкспериментировать с ее лопастями, используя бытовой вентилятор в качестве источника ветра.

Какая разница в количестве лезвий? Или угол наклона лопастей? Или расстояние от вентилятора?

Мы создали таблицу для проведения эксперимента и посчитали, сколько раз мельница повернется за полминуты после того, как мы отрегулировали лопасти.Чтобы упростить подсчет, вы можете покрасить одно из лезвий маркером на обратной стороне.

Согласно нашему эксперименту, регулировка шага лопастей имеет большее значение, чем количество лопастей. Очаровательный! Раньше я предполагал обратное. Вот еще одно короткое видео о том, как мы настраиваем лопасти.

Помимо цветной версии, в нашем руководстве есть шаблон, который дети могут раскрасить сами. Если у вас все же получается цветная мельница, поделитесь ею с нами! Нам бы очень хотелось это увидеть.

10 ветряных турбин, выходящих за рамки дизайна

Что это такое /// Компания WhalePower изменила конструкцию обычно гладких лопастей на турбине, добавив ряд выступов на основе бугорков, выступающих на плавниках горбатого кита. Компания заявляет, что эта новая конструкция лопастей может увеличить годовое производство электроэнергии для существующих ветряных электростанций на 20 процентов.

Как это работает /// Горбатые киты наклоняют плавники под большим углом, чтобы добиться большей подъемной силы в воде.Однако слишком большой наклон имеет противоположный эффект — потерю подъемной силы, называемую срывом. Бугорки предотвращают срыв, позволяя более агрессивно наклонять плавники. Бугоркообразные структуры лопастей турбины WhalePower позволяют лопастям иметь более крутые углы, не вызывая срывов и не создавая слишком большого сопротивления. Во время слабого ветра лопасти с более крутыми углами теоретически могут генерировать значительно большую мощность. Испытания в аэродинамической трубе, опубликованные Фрэнком Фишем, президентом и основателем WhalePower, и экспертом по гидродинамике Университета Дьюка Лоренсом Хоулом в 2004 году показали, что в некоторых случаях добавление бугорковидных выступов к плавникам модели смещало угол сваливания на целых 40 градусов. процент.

Где найти /// Испытания лезвий с бугорками начались в 2007 году в Канадском институте ветроэнергетики на острове Принца Эдуарда. Канадская вентиляционная компания Envira-North Systems первой применит туберкулезную технологию в промышленных вентиляторах.

Этот контент импортирован с YouTube. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.

Что это такое /// Ветряная турбина qr5 разработана для городских условий с низкой скоростью ветра и изменяющимся направлением ветра.

Как это работает /// Традиционные ветряные турбины улавливают горизонтальный ветер и должны вращаться, чтобы соответствовать изменениям направления ветра. Спиральная конструкция qr5 позволяет турбине одинаково собирать ветер со всех сторон.

Где найти /// Первая турбина qr5 была установлена ​​в Дагенхэме, пригороде Лондона, в марте 2007 года. В конце 2008 года более 70 турбин были установлены по всей Великобритании, где каждый блок генерирует от По данным компании, 4000 и 10000 киловатт-часов в год.

Что это такое /// Windspire — это вертикальный ветряк, похожий на Quiet Revolution. Эта турбина высотой 30 футов и шириной 4 фута генерирует 2000 киловатт в час при скорости ветра 12 миль в час, и она может выдерживать ветры до 105 миль в час.

Как это работает /// Windspire имеет высокий и тонкий безвинтовой ротор. Он генерирует энергию, когда ветер раскручивает его вертикальные крылья.

Где это найти /// Эти ветряные турбины были установлены по всему округу в домах, музеях, на предприятиях и в школах.Например, в резиденции губернатора Мичигана есть ветряная турбина, а Quinnipiac College в Коннектикуте планирует использовать турбины в кампусе для питания своих зданий.

Что это такое /// MARS — это высотная ветряная турбина, которая остается на плаву в наполненном гелием корпусе, напоминающем дирижабль. Его можно привязать на высоте до 1000 футов в воздухе.

Как это работает /// MARS вращается вокруг горизонтальной оси, когда ветер ударяет по ребрам сбоку.Вращение генерирует электричество, которое передается по линии электропередачи, которая служит тросом, к земле.

Где его найти /// MARS все еще проходит испытания, но его планируется выпустить для коммерческого использования в 2009 или 2010 годах. Предлагаемые места для установки турбины включают прибрежные буровые станции, острова и участки добычи.

Что это такое /// Windbelt, созданный лауреатом премии PM Breakthrough Award Шоном Фрейном, представляет собой небольшую ветряную турбину, которая может генерировать 40 милливатт при скорости ветра 10 миль в час и стоит всего пару долларов.Цель состоит в том, чтобы помочь бедным дешево и безопасно запитать свои фары.

Как это работает /// Пара магнитов, установленных на мембране, колеблется между двумя катушками с проволокой для выработки электричества.

Где его найти /// Эта ветряная турбина предназначена для стран третьего мира, с установками в Гаити и Гватемале.

Что это такое /// WePOWER — это ветряная турбина с вертикальной осью, которая работает бесшумно и хорошо работает при слабом ветре.

Как это работает /// В отличие от многих турбин, которые полагаются либо исключительно на подъемную силу (в случае традиционных трехлопастных турбин), либо на сопротивление (используется в анемометрах для измерения скорости ветра), WePOWER использует комбинацию обоих. Его уникальный аэродинамический профиль позволяет ему производить энергию при низких скоростях ветра.

Где это найти /// Конечно, в гараже Джея Лено. Турбины WePOWER также используются в ветряных электростанциях, домах, вышках сотовой связи и зданиях.

Этот контент импортирован с YouTube.Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.

Что это такое /// Эта турбина с вертикальной осью использует тяговый толчок для толкания лопасти, которая имеет форму эвольвентной спирали.

Как это работает /// В турбине используются алюминиевые лопатки, сформированные в виде эвольвентной спирали, что дает лопасти чрезвычайно большую площадь поверхности — для улавливания ветра и вращения.

Где это найти /// Дизайн все еще находится в стадии разработки.

Что это такое /// Sky Serpent использует несколько роторов, прикрепленных к одному генератору.

Как это работает /// Мультироторные турбины прошлого имели проблемы, потому что их роторы просто улавливали ветер, создаваемый вращением соседних роторов. Роторы Sky Serpent разнесены и расположены под углом, чтобы каждый из них дул свежий ветер.

Где это найти /// Эти турбины строятся и испытываются в Калифорнии при частичном финансировании Калифорнийской энергетической комиссии.

Этот контент импортирован с YouTube. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты.Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

Проектирование ветряных турбин — обзор

10.3.1 Аспекты надежности и ремонтопригодности ветроэнергетических систем

При проектировании ветроэнергетических систем мы сталкиваемся с ситуацией, когда различные заинтересованные стороны имеют противоположные интересы, с множеством, а иногда и противоречащих друг другу ограничений. Например, производители заинтересованы в сокращении затрат на техническое обслуживание в течение гарантийного периода, который обычно длится два года.Когда у турбин истекает гарантийный срок технического обслуживания, затраты на техническое обслуживание оплачиваются владельцами. До 2005 г. покупатели турбин обычно могли основывать свои решения о закупках исключительно на характеристиках площадки и цене; однако недавний дефицит турбин сделал их доступность ключевым элементом при выборе поставщиков (EWEA, 2009). Следовательно, OEM-производители начали брать на себя большую ответственность за жизненный цикл, продавая рабочее время, то есть время безотказной работы, вместо машин. Производители турбин теперь предлагают своим клиентам возможность выбора из ряда пакетов услуг, которые включают гарантию доступности.Такие производители очень заинтересованы в том, чтобы учитывать вопросы технического обслуживания на ранних этапах планирования и концептуального проектирования ветроэнергетических систем.

Ключевые проблемы, которые необходимо решить для экономичной эксплуатации ветряной электростанции, — это минимизация требований к техническому обслуживанию и максимальное облегчение доступа, что критично для оффшорной фермы. Дилемма для проектировщиков состоит в том, как лучше всего сбалансировать затраты на минимизацию обслуживания за счет повышения надежности — часто за счет дополнительных затрат в избыточных системах или увеличения проектной маржи — со стоимостью систем для облегчения и увеличения возможностей обслуживания (EWEA, 2009).Проектирование обслуживания, проектирование системы мониторинга состояния (CMS) и диагностических приборов, систем сбора данных по техобслуживанию, проектирование безопасности обслуживающей бригады и интеграция систем измерения и управления являются одними из важных факторов, которые следует учитывать на раннем этапе этого этапа.

Обеспечение и приобретение элементов поддержки надежности и технического обслуживания на данном этапе считается очень важным. Это влияет на ROCOF, время поддержки и время поддержки (Blanchard, 2004).Например, задачи, которые считаются важными для сокращения ROCOF, включают: анализ требований к надежности, моделирование и анализ надежности, прогнозирование надежности, FMECA, анализ последовательности событий и FTA. Кроме того, важны методы структурной надежности, такие как PSA и асимптотические методы, известные как FORM / SORM, которые используются для структурных компонентов. В результате можно определить список критически важных для системы элементов, а также видов и причин критических для системы отказов (EWEA, 2009). Эти критически важные компоненты будут выделяться как элементы высокого риска либо потому, что они являются «слабыми элементами», которые явно подвержены отказам, либо потому, что они абсолютно необходимы для работы турбины, либо потому, что их диагностика и ремонт дороги и требуют много времени.Определение критических компонентов (таких как редукторы, генераторы и преобразователи мощности, а также второстепенных компонентов с высокой частотой отказов) позволяет персоналу по эксплуатации и техническому обслуживанию (O&M) направлять свои усилия по мониторингу, обучению, инвентаризации и логистике в области, которые обеспечивают наибольшую выгоду. (Уолфорд, 2006). Например, согласно исследованию, в ходе которого изучалась статистика отказов на двух фермах в Швеции, одной в Финляндии и одной в Германии, редуктор является наиболее критичным, потому что время простоя на один отказ велико по сравнению с другими компонентами (Ribrant and Bertling, 2007 ).

Blanchard (2004) продемонстрировал, что для сокращения времени поддержки на стадии проектирования следует также учитывать следующие задачи: определение концепции оперативной поддержки; взаимозаменяемость компонентов системы; анализ человеко-машинного интерфейса применительно к обучению; анализ продавцов и поставщиков с точки зрения зрелости и стабильности; анализ технологии с точки зрения зрелости собственности; уровень анализа ремонта; и анализ задач технического обслуживания. Следовательно, могут быть предоставлены следующие результаты: обучение обслуживающего персонала и операторов, список запасных и запасных частей, техническая документация, испытательное и вспомогательное оборудование и определение необходимых средств.

Для повышения ремонтопригодности (времени на обслуживание) необходимо выполнить следующие задачи: определение концепции обслуживания системы; моделирование и анализ ремонтопригодности; прогноз ремонтопригодности; диагностика отказов; человеческий фактор и анализ доступности; и техобслуживание, ориентированное на надежность (RCM). Соответственно, могут быть получены следующие выходные данные: потребности в запланированном техническом обслуживании, требования к обслуживающему персоналу и уровню квалификации (Blanchard, 2004). Обычно обслуживающий персонал очень хорошо умеет находить эффективные способы выполнения рутинных задач и часто имеет представление об оборудовании, которое можно получить только из практического опыта.Поэтому их предложения и комментарии должны регулярно включаться в процесс постоянного улучшения (Walford, 2006).

Несмотря на то, что существует разумное соблюдение международно признанных стандартов проектирования ветряных турбин с редукторами, редукторы еще не достигли своего проектного срока службы, и большинство систем по-прежнему требуют значительного ремонта или капитального ремонта задолго до истечения предполагаемого срока службы, как указано. Автор: Musial et al. (2007). Они попытались пролить свет на природу отказов коробки передач и обнаружили, что большинство проблем носят общий характер.Таким образом, у многих заинтересованных сторон в цепочке поставок редукторов ветряных турбин есть возможность сотрудничать друг с другом; плохое соблюдение общепринятых практик в области зубчатой ​​передачи или плохое качество изготовления — , а не являются основным источником неисправности. Следовательно, существует необходимость выявления и исправления недостатков в процессе проектирования; Большинство отказов коробки передач начинаются не с поломки шестерни или дефекта зуба шестерни. Оценка отказов на месте показывает, что до десяти процентов отказов редукторов могут быть связаны с производственными аномалиями и проблемами качества, связанными с зубчатыми передачами, но это не является основным источником проблемы; Большинство отказов редукторов ветряных турбин, по-видимому, происходит в подшипниках, хотя большинство редукторов было спроектировано и разработано с использованием передовых методов проектирования подшипников.Это означает, что очень важно проанализировать, почему коробки передач выходят из строя, и исследовать основную причину проблем с шестернями. Датская ветроэнергетическая академия (DWPA) сообщила о следующих примерах причин отказа редуктора (DWPA, 2008):

•

Неправильное или плохое масло, вызывающее неестественный износ

•

Грязное масло ограничение потока масла и засорение охладителей

•

Пыль и тормозная пыль забивают внутренние охладители

•

Уровень масла слишком низкий, создает воздух в масляном насосе

•

Температура масла слишком шланги низкого давления, продувочные шланги и охладители или разрушающие муфты

•

Механический износ шлангов

•

Неисправные перепускные клапаны

•

Изогнутые шланги, ограничивающие поток масла

Изменение стандартных параметров при решении проблем

•

Полное отключение сигналов тревоги

9035 3

•

Игнорирование сигналов тревоги «фильтр засорен»

•

Неправильная сборка при замене деталей

•

Не закрываются клапаны отбора проб масла, что приводит к разрушению редукторов

50 • Удаленный перезапуск без осмотра

•

Знаки простоя, медленно вызывающие поломку подшипников

Многие из проблем с редуктором, описанных выше, могут быть связаны с институциональными барьерами, которые препятствуют обмену информацией и обратной связи во время проектирования, эксплуатации и обслуживания турбин .Следовательно, необходимо широкое сотрудничество различных заинтересованных сторон для объединения различных частей процесса проектирования и обмена информацией, необходимой для решения проблем. Здесь мы предлагаем системную инженерию как подход, который может помочь в решении этих проблем.

Оптимизация дизайна реалистичной ветровой электростанции с различными типами ветряных турбин

Профиль для ветряных мельниц

Профиль для ветряных мельниц

Введение

Профили от MH 102 до MH 110
были частью конструкции оптимальной ветряной мельницы. Сама мельница, а также
крыловые профили были спроектированы с использованием методов прямого обратного проектирования.

Сегодня проектирование ветряков с горизонтальной осью может быть выполнено с хорошей
результаты, используя методы обратного проектирования, основанные на минимальных наведенных потерях
ветряная мельница, по определению Глауэрта и Прандтля в 1920-х годах.Для анализа
в нестандартных условиях, простые методы лопаточных элементов и более сложные
методы на вихревой решетке дают достаточно точные результаты. Окончательная геометрия лезвия
могут быть адаптированы к желаемому основному рабочему диапазону с помощью подходящего
обратный метод расчета профилей профиля.

Что касается низких производственных затрат и конкурентоспособных затрат на энергию, количество
лезвий ограничивалось двумя.Для достижения высокой годовой продолжительности включения с коротким низким
мощность и время простоя, удельная мощность нагрузки 450 Вт / м
выбрано. Меньшая нагрузка увеличила бы время работы на полной мощности, но этого не произошло.
возможно из-за ограничения диаметра.

С одной стороны, простая теория импульса правильно предсказывает максимальную эффективность
при максимальном диаметре, но, с другой стороны, число Маха наконечника равно
прямо пропорциональна диаметру при фиксированной скорости вращения. Наконечник
Число Маха было ограничено до 0.3, как компромисс между аэродинамикой и шумом
ограничения. Вместе с доступными коробками передач это привело к местным рейнольдсам.
числа более 500000, что достаточно для достижения высоких соотношений L / D,
которые необходимы для хорошей производительности.

Конструкция лезвия

Геометрия лопастей определяется задачей трансформировать как можно больше
энергия по возможности из набегающего воздушного потока в механическую, соответственно
электроэнергия. Таким образом, аэродинамический дизайн ветряка должен соответствовать
принцип минимальных наведенных потерь.Базовая аэродинамическая конструкция ветряка была
на основе теории оптимального ветряка Глауэрта, которая была включена в структуру
существующего общего кода элемента лезвия. В этом коде используется двумерный
поляры аэродинамического профиля, что дает очень хорошие результаты для условий присоединенного потока. Для
перекрестные проверки, были проведены дополнительные анализы с использованием вихревой решетки
код. При предварительном проектировании лопастей условия эксплуатации по
локальные сечения профиля были определены в терминах чисел Рейнольдса и Маха как
а также диапазон коэффициента подъемной силы.Эти условия были использованы при проектировании новых
профили, которые затем использовались в методе проектирования ветряных мельниц для поиска оптимальных
формы лезвия. Более поздние дополнения к коду позволяют учитывать
пограничного слоя земли, выполнив несколько анализов на разных
азимутальные положения лопастей.

Конструкция аэродинамического профиля

Таблица 2: Геометрия лезвия

1. Угол поворота лопасти, определяемый плоскостью вращения и осью x
   профиль профиль
2. Xd — крыловые профили должны располагаться по прямой линии
   для минимизации крутильных нагрузок
3. Ориентация аэродинамического профиля обратная (ось Y указывает с
   ветер)

Производительность

На рисунке ниже показана мощность, отдаваемая ветряной мельницей на двух
настройки скорости вращения.Нижнее значение 80 об / мин используется для запуска
вверх по ветряной мельнице и для скорости ветра до 8 м / с , тогда как 120
Настройка об / мин используется для скорости ветра от 8 до 14 м / с .
Расчетная мощность 90 кВт достигается при скорости ветра 13 м / с .
Для сравнения на диаграмме также представлена ​​кривая мощности ветряной мельницы с использованием
обычные секции аэродинамического профиля, которые приводят к нежелательной выходной мощности при
более высокие скорости ветра.

График производительности ветряной мельницы с оптимальным управлением остановкой.

Последнее изменение страницы:
21.05.18

[Назад к дому
Страница] Предложения? Исправления? Замечания? Эл. адрес:

Мартин Хепперле.

В связи с увеличением количества спама, у меня
регулярно менять этот адрес электронной почты. Вы всегда найдете самую свежую версию
в нижнем колонтитуле всех моих страниц.

Может пройти некоторое время, прежде чем вы получите ответ
а в некоторых случаях вы можете вообще не получить ответа.Прошу прощения за это, но
мое свободное время ограничено. Если вы не потеряли терпение, возможно, вы захотите отправить
мне копию вашего электронного письма через месяц или около того.
Это частная некоммерческая страница , предназначенная исключительно для образовательных целей.
Любые утверждения могут быть неверными и непригодными для практического использования. Я не могу взять
любая ответственность за действия, которые вы выполняете на основании данных, предположений, расчетов
и т.д., взятые с этой веб-страницы.

1996-2018 Martin Hepperle
Вы можете использовать данные, приведенные в этом документе, в личных целях.Если вы используете это
документ для публикации, необходимо указать источник. Публикация перекомпиляции
данного материала не допускается, если полученный товар продается по более высокой цене.
чем производственные затраты.

Этот документ может случайно относиться к торговым наименованиям и товарным знакам, которые принадлежат национальным или международным компаниям, но которые мне неизвестны. Их права полностью признаны, и эти компании любезно просят сообщить мне, если они не хотят, чтобы их имена использовались вообще или использовались иначе.

Этот документ

является частью набора фреймов, и его можно найти, перейдя от точки входа к
Веб-сайт http://www.MH-AeroTools.de/ .

Выходные данные
Datenschutz

База данных ветряных турбин США

В 2016 году USGS, LBNL и Американская ассоциация ветроэнергетики (AWEA, предшественник ACP) начали сотрудничество в разработке USWTDB. Их цель состояла в том, чтобы создать совместный продукт, который был бы более полным и точным, чем их отдельные наборы данных о ветряных турбинах.Федеральные агентства начали использовать эти объединенные данные в апреле 2017 года, а в апреле 2018 года данные были обнародованы через этот портал.

Эти данные используются государственными учреждениями, учеными, частными компаниями и гражданами для различных анализов. Примеры включают в себя оценку эксплуатационного воздействия турбин на радар ПВО, погодные условия и авиацию общего назначения, анализ, связанный с ролью энергии ветра в электрической сети США, взаимодействием между объектами энергии ветра и дикой природой, а также инвестиции в инфраструктуру ветроэнергетики.

Данные были созданы путем объединения общедоступных наборов данных Федерального управления гражданской авиации (FAA), данных USGS WindFarm из предыдущих исследований, онлайн-источников и данных, находящихся в частном владении ACP и LBNL. Расположение всех турбин было визуально проверено с точностью до 10 метров с использованием изображений с высоким разрешением. Технические характеристики турбин основаны на марке и модели, а также на другой собранной информации.

С выпуском этой общедоступной версии мы надеемся, что исследователи и другие заинтересованные стороны во всем мире будут использовать данные для продолжения своих усилий.Если у вас есть отзыв или вы хотите сообщить нам, как вы используете данные, отправьте нам сообщение.

Средство просмотра USWTDB, созданное программой USGS Energy Resources Program, позволяет визуализировать, проверять, взаимодействовать и загружать самую последнюю версию USWTDB через динамическое веб-приложение. USWTDB Viewer заменяет более раннее веб-приложение WindFarm и включает множество улучшений, сделанных на основе комментариев и предложений пользователей WindFarm. Стиль на основе данных и расширенные возможности фильтрации делают доступ к информации USWTDB проще и быстрее, чем когда-либо.Начните с нашего видео для быстрого старта. Ваши отзывы по-прежнему важны для нас, поэтому не стесняйтесь сообщать нам, что вы хотели бы видеть в будущих выпусках.

Последний выпуск включает данные по 67 814 турбинам, охватывающим 44 штата (плюс Гуам и PR). Самые последние турбины, добавленные в USWTDB, были введены в эксплуатацию совсем недавно, в третьем квартале 2020 года, а несколько — в четвертом квартале 2020 года. Самые старые турбины в наборе данных были установлены до 1990 года.Выпуски USWTDB обычно отстают от установки на четверть, что позволяет объединить различные наборы данных, визуальную проверку и контроль качества. Подробности смотрите в выпуске.

Присоединяйтесь к списку рассылки USWTDB, чтобы получать новости о будущих обновлениях и изменениях.

Рекомендуемая ссылка для использования в академических статьях и других случаях, где это применимо, выглядит следующим образом:
Hoen, B.