Как сделать лопасти для ветрогенератора из пластиковой трубы


Лопасти для ветрогенератора из ПВХ трубы

Ветрогенератор (ВЭУ) – приспособление, с помощью которого можно преобразовать кинетическую энергию ветра в электричество. Подобное устройство используют в качестве альтернативного источника электроэнергии. В статье мы разберемся с конструктивными особенностями ВЭУ, а также технологией сборки лопастей ветряка из ПВХ трубы.

Что представляет собой ветрогенератор?

Ветрогенератор представляет собой турбину с закрепленным на ней ветряным колесом и флюгером. Конструкция крепится на крышах домов при помощи специальной мачты или металлического штатива. Достаточно простое устройство позволяет трансформировать естественную энергию ветра в электричество.
Чтобы сделать свою мини электростанцию с неплохим показателем КПД, нужно правильно рассчитать мощность ВЭУ. Данный параметр во многом определяется размером лопастей, от которых зависит сопротивляемость конструкции воздушным массам и, как следствие, количество вырабатываемой электроэнергии.

Как определить мощность ВЭУ?

Мощность ветряка напрямую зависит от количества лопастей в устройстве, их размеров и диаметра ветряного колеса. Данная зависимость продемонстрирована в таблице ниже, благодаря которой можно определить линейные параметры составляющих ветряка и производимой ими потребной мощности.


Оптимальным вариантом конструкции для самостоятельной сборки лопастей из ПВХ трубы станет ветряк парусного типа. Однако следует учесть, что при вращении лопастей и самого ветряного колеса не будут задействованы законы аэродинамики. Иными словами, импульсом для вращения мобильных частей устройства станет только давление воздушных масс. КПД парусного ВЭУ составит только 10-12% от ветровой энергии, которая воздействовала на конструкцию.
Более удачным вариантом ветряка с большим коэффициентом полезного действия станет ВЭУ крыльчатого типа. Лопасти устройства имеют неодинаковую площадь, за счет этого создается разница давления воздушных масс, действующих на крылья с обеих сторон. Таким образом, при вращении мобильных частей ветряка удается задействовать аэродинамическую силу. Благодаря этому КПД ветрогенератора возрастает на 30-40%.

Технологические особенности сборки ВЭУ

Из чего сделать лопасти для ветряка? Для изготовления лопастей проще всего использовать пластиковые трубы. Они достаточно просты в обработке и способны выдерживать немалые динамические нагрузки. Но для того, чтобы ветряк в процессе эксплуатации не разлетелся на куски, желательно учесть несколько важных нюансов:

  • Толщину трубы. В процессе вращения несущие детали устройства испытывают большую нагрузку из-за влияния центробежной силы. Чтобы ее уменьшить желательно взять в качестве материала канализационную или газопроводную трубу с большей толщиной стенки – не менее 4 мм;
  • Длину лопастей. Чем длиннее лопасть, тем большую нагрузку она испытывает. Чтобы продлить срок службы конструкции, не делайте крылья слишком длинными. Наиболее приемлемым вариантом станет крыло с длиной от 30 до 50 см;
  • Количество лопастей. От количества крыльев напрямую зависит сопротивляемость ветряка воздушным массам. Чтобы увеличить его КПД, число крыльев стоит увеличить. Оптимальным вариантом станет ВЭУ с 5 или 6 крыльями.

Разметка ПВХ трубы

В качестве примера рассмотрим процесс маркировки крыльев для ВЭУ из трубы с диаметром в 10 см и толщиной стенки – 5 мм.

Генератор вертикального типа

Как разметить заготовку?

1. Чтобы правильно разметить цилиндрическую поверхность, оберните трубу листом бумаги;
2. Кромка листа станет ориентиром для формирования оси на трубе;
3. Ширина листа укажет на длину окружности;
4. Теперь сложите листок пополам, чтобы отметить половину от окружности заготовки;
5. Сложите листок четыре раза, чтобы отметить на цилиндре 4 линии для предполагаемых разрезов.

Порезка ПВХ трубы

Как разрезать ПВХ трубу? Для того, чтобы порезать заготовку лучше всего использовать электролобзик с пилкой по металлу. Порезка трубы на составные части делается следующим образом:
1. Сначала размеченную заготовку разрезают на две равные части;
2. Теперь половинки трубы также нужно разрезать пополам;
3. У основания каждой из лопастей делают прямоугольные надрезы длиной не более 5-6 см;
4. Чтобы не разрушить структурную целостность материала, в углах крыльев нужно просверлить небольшие отверстия;
5. После этого заготовленные части следует разрезать по диагонали;
6. Таким образом, у вас получатся лопасти конусного типа.

Особенности сборки деталей

На завершающем этапе конструирования ветрогенератора нужно соединить крылья с ветряным колесом и турбиной.

Как это сделать?

  • Необходимо изготовить соединительный узел. Деталь представляет собой стальной диск с шестью металлическими лентами;
  • Форма узла определяется конфигурацией самого генератора, выполняющий роль преобразователя кинетической энергии ветра в электрическую;
  • Чтобы лопасти ветрогенератора не сломались и не деформировались под давлением воздушных масс, толщина стальных лент и диска должна варьироваться в пределах от 2 до 6 мм.

Балансировка колеса

После сборки ветряка необходимо осуществить балансировку ветряного колеса. Чтобы результаты были максимально достоверными, юстировать устройство стоит в закрытом помещении.

Как совершают балансировку?

1. Ветряное колесо подвешивается таким образом, чтобы его вращению ничего не препятствовало;
2. В процессе балансировки нужно следить за тем, чтобы плоскость соединительного диска была вертикальна по отношению к подвесу;
3. Теперь следует повернуть колесо на угол, который равен 360/N, где N – количество лопастей в конструкции;
4. Процедуру повторяем до полного поворота диска вокруг собственной оси;
5. Если после остановки диск приходит в движение, значит, лопасти, стремящиеся вниз, тяжелее остальных.

Выводы

Конструирование лопастей для бытового ветрогенератора – непростое, однако посильное для народных умельцев занятие. С соблюдением технологических нюансов, которые были приведены в статье, вам непременно удастся собрать ветряк с хорошим КПД.

Как снова сделать ветроэнергетику устойчивой

Более двух тысяч лет ветряные мельницы строились из материалов, пригодных для вторичной переработки или повторного использования: дерева, камня, кирпича, холста, металла. Когда в 1880-х годах появились ветряные турбины, производящие электричество, материалы не изменились.

Только с момента появления пластиковых композитных лопастей в 1980-х годах энергия ветра стала источником токсичных отходов, которые попадают на свалки.

Новая технология производства древесины и конструкция позволяют изготавливать более крупные ветряные турбины почти полностью из дерева - не только лопасти, но и остальная часть конструкции.Это решит проблему отходов и сделает производство ветряных турбин в значительной степени независимым от ископаемого топлива и добываемых материалов. Лес, посаженный между ветряными турбинами, может обеспечить древесину для следующего поколения ветряных турбин.

Иллюстрация: Ева Микель для журнала Low-tech Magazine

Если мы построим их из дерева, большие ветряные турбины могут стать учебным примером циркулярной экономики.

.

Строительство ветряного генератора на заднем дворе

Для многих энтузиастов окружающей среды ветряные турбины с горизонтальной осью (HAWT), похожие на ветряные мельницы, медленно вращающиеся вдалеке, являются довольно привычным зрелищем. К сожалению, есть немало предостережений, из-за которых их труднее принять, несмотря на тот факт, что использование возобновляемых источников энергии более устойчиво, чем использование природного газа и топлива, которые могут быть исчерпаны. Поскольку они обращены к одной оси, они должны иметь возможность отслеживать ветер, или же иметь возможность получить максимальную отдачу энергии.Также в турбулентных и порывистых условиях HAWT сталкиваются с повышенной утомляемостью при уборке урожая.

Разработка ветряной турбины с вертикальной осью (VAWT) решает несколько из этих проблем. Кроме того, турбины обычно располагаются ближе к земле, а замена коробки передач проще и эффективнее. Техническое обслуживание более доступно из-за размера турбин, поэтому для доступа к важным компонентам на месте обычно не требуется тяжелая техника. Кроме того, коробка передач по характеру своей работы снижает утомляемость и способна работать в условиях турбулентного ветра, что снижает вероятность отказов.

Для простой версии VAWT, которую вы можете построить самостоятельно, [BlueFlower] опубликовал несколько механических чертежей, которые подробно описывают схему конструкции. В ветроэнергетическом генераторе используются 24 магнита, медный провод в виде катушек и металлическая пластина для основного генератора. Катушки расположены по кругу на неподвижной пластине, в то время как магниты равномерно расположены на движущейся круглой пластине. Когда магниты проходят через катушки, поток индуцирует ток, который увеличивается по мере ускорения вращения пластин.

Лопасти генератора сделаны из синей пены с металлической планкой, проходящей через нее для структуры. Три лезвия прикреплены треугольными стержнями к центральному стержню, который также удерживает вращающуюся магнитную пластину.

В первоначальных испытаниях [BlueFlower] с использованием VAWT для зарядки аккумулятора они смогли выработать максимальную мощность 15 Вт в режиме ускорения и 30-70 Вт при зарядке в режиме ШИМ. Неплохо для самодельного ветрогенератора!

Однако в дизайне есть не только плюсы.Хотя VAWT могут быть дешевле, мобильнее и более устойчивы к износу, есть некоторые конструктивные особенности, которые препятствуют работе генераторов, а также HAWT при сборе энергии. Лезвия не создают крутящий момент одновременно, некоторые из них просто толкаются. Это приводит к большему сопротивлению лопастям при их вращении, ограничивая эффективность всей системы. Кроме того, более высокие скорости ветра обычно наблюдаются на больших высотах, поэтому VAWT будут работать лучше, если будут установлены на возвышающейся конструкции.Силы вибрации вблизи земли также могут привести к износу подшипников, что приведет к увеличению затрат на обслуживание и увеличению затрат.

.

Как сделать пылесос из пластиковой бутылки

Технология пылесоса проста: создать систему низкого давления, которая нагнетает (а не всасывает, потому что всасывания нет - но это в другой раз) воздух в трубку, где пыль а мелкий мусор можно собирать и хранить. По сути, вентилятор, подключенный к трубке. Если технологии не так сильно изменились, почему они такие дорогие? YouTuber придумал гениальный план, как собрать собственный пылесос из пластиковой бутылки и нескольких других простых деталей, посмотрите его видео ниже:

Instructables имеет немного другой дизайн, но по сути они оба такой же.Ниже приводится краткое описание процедуры создания одного из них для себя!

Итак, что вам нужно, чтобы сделать пылесос самому?

Как любой проект DIY, лучше всего начать со списка компонентов. Они характерны для любой семьи, поэтому вам, вероятно, не придется долго искать, чтобы их найти.

Отсек для хранения грязи - самая важная часть пылесоса, поэтому лучше всего начать с него. Очевидно, что для начала подойдет пустая пластиковая бутылка (не снимайте крышку).Попробуйте также взять небольшую пластиковую бутылку, что-то вроде маленькой емкости для вазелина было бы большим (убедитесь, что она пустая). Некоторые острые режущие инструменты тоже подойдут, ножницы тоже подойдут, но нож Стэнли тоже подойдет. Вам также понадобится бутылка с дезодорантом, ткань для оказания первой помощи, двигатель постоянного тока на 12 В и стержень для шариковой ручки. Вы также захотите собрать клеевой пистолет и небольшую гибочную трубку для насадки.

Возьмите молоток, дрель, ножовку и гвоздь, пока вы это делаете! Вы можете собрать другие материалы, чтобы «украсить» конечный продукт, но это не обязательно.Некоторые маркеры также пригодятся, так что возьмите этих плохих парней. О, и металлическая линейка будет бесценной. В дальнейшем также понадобится паяльник, нагретая игла или электродрель.

Вы также можете взять немного картона или полистирола для ручки и ножек позже, если захотите.

Первый шаг к созданию мини-пылесоса

Во-первых, вам нужно разрезать пластиковую бутылку и банку с дезодорантом. Флакон будет использоваться как корпус и как мешок, а дезодорант - как вентилятор.Разрежьте пластиковую бутылку пополам, это должно быть довольно легко. Для детей Синего Питера это должно быть вашей второй натурой. Затем возьмите бутылку с дезодорантом и отрежьте верх и низ, чтобы получился красивый плоский лист металла. Возможно, вы захотите использовать для этого ножовку. Получил все это? Большой; перейти к следующему этапу.

Изготовление вентилятора

Давайте сделаем вентилятор сейчас, а? Возьмите красивый плоский лист, который вы достали из бутылки с дезодорантом. Возьмите ранее вырезанную пластиковую бутылку и нарисуйте ручкой по ее окружности.Теперь вырежьте отмеченную часть из металлического листа, чтобы получился красивый круглый металлический диск. Возьмите металлическую линейку и проведите два набора перпендикулярных линий, чтобы разделить диск на восемь равных сегментов, пересекающихся в центре.

Возьмите свой верный молоток и вставьте гвоздь прямо в центр диска. Теперь разрежьте, но не до центра! Оставьте немного места подальше от отверстия. В результате получится восемь «крыльев», соединенных небольшим сегментом диска. Теперь поверните крылья в том же направлении, чтобы получить свои собственные лопасти вентилятора! Вы молодцы! Это должно выглядеть примерно так.

[Источник изображения: krazykred через Instructables ]

Питание вентилятора

Теперь пришло время собрать вентилятор и двигатель! Захватывающе. Возьмите двигатель постоянного тока 12 В, прикрепите стержень для шариковой ручки к вращающемуся стержню двигателя и нажмите, чтобы затянуть. Отрежьте лишнее на расстоянии около 10 мм от стержня. Возьмите свои красиво сделанные лопасти вентилятора и наденьте стержень для ручки, прикрепленный к двигателю. Включите клеевой пистолет и нанесите горячий клей, чтобы обеспечить дополнительную прочность соединения.Ваш вентилятор готов к работе! Он должен напоминать что-то вроде следующего изображения ниже.

[Источник изображения: krazykred через Instructables ]

Теперь вернемся к основной сборке. Обозначьте круг вокруг основания пластиковой бутылки, чтобы двигатель постоянного тока плотно проходил сквозь нее. С помощью нагретой иглы, паяльного стержня или дрели проделайте ряд небольших отверстий вокруг дна бутылки, чтобы позволить выходящему воздуху выходить. Когда закончите, оно должно напоминать сито.

Теперь у вас есть выбор. Вы можете подключить двигатель и добавить колпачок, чтобы закрыть проводку, которую вы затем приклеиваете внутри дна бутылки, или вырезать центральный круг, который вы сделали, чтобы двигатель постоянного тока поместился в бутылку. После завершения вы можете приклеить мотор на место, убедившись, что лопасти вентилятора находятся внутри бутылки! Безусловно, вакуум начинает формироваться!

[Источник изображения: krazykred через Instructables ]

Теперь возьмите ткань первой помощи и поместите ее на открытую часть верхней части бывшей пластиковой бутылки.Обрежьте край бутылки, оставив около 10 мм лишнего. Это будет основным фильтром для пылесоса. Вы можете закрепить его на проволочном кольце ручной работы, которое будет сниматься, или приклейте излишки к внешней стороне бутылки с помощью двусторонней липкой пластиковой ленты. Теперь подключите переднюю часть к открытой части основания с двигателем и вентилятором. Закрепите уплотнение еще более липкой пластиковой лентой, чтобы образовалось хорошее герметичное уплотнение.

[Источник изображения: krazykred через Instructables ]

Изготовление насадки для пылесоса

Теперь готовим на газе! Основная сборка завершена, хорошая работа.Теперь пришло время заняться бизнесом пылесоса, не говоря уже о двигателе. Форсунка и всасывающий патрубок! Возьмите крышку от предыдущей бутылки и проделайте в центре большое отверстие, достаточно большое, чтобы в него поместилась гибкая пластиковая трубка, которую вы приобрели перед началом сборки. Приклейте на место. Теперь возьмите небольшую пластиковую бутылку, подойдет небольшая вазелиновая, сделайте аналогичное отверстие в основании и приклейте его к другому концу трубы, чтобы получилась насадка.

[Источник изображения: krazykred через Instructables ]

Собираем все вместе

Давайте теперь соберем все вместе, мы «подсматриваем»? Навинтите крышку бутылки на верхнюю часть основного корпуса, и готово! Теперь вы можете украсить свою машину и добавить ручку.Декорируйте по своему собственному дизайну и сделайте ручку из картона или полистирола (вы можете даже попробовать дерево!) Теперь приклейте ее или скотчем к основному корпусу. При необходимости вы можете таким же образом добавить ножки к основанию.

[Источник изображения: krazykred через Instructables ]

Наконец, подключите двигатель и подсоедините к вилке, чтобы подключить его к сети. Подключите его и вперед, ваш собственный пылесос ручной работы! Хорошие времена! В зависимости от того, какие варианты опорожнения вы выбрали, снимите крышку или просто снимите насадку и трубку.Теперь вам наконец-то помогут при уборке дома.

Такие пылесосы несложно обслуживать; Вам не нужно менять пакеты, фильтры, ремонтировать их и не использовать воду. Все, что вам нужно сделать, это удалить грязь и, возможно, высушить ее. Он не требует большой мощности, и его легко носить с собой, что означает, что вы можете использовать его для очистки кухни, сада, пола, ковра и других частей вашего дома.

Однако одна из лучших вещей заключается в том, что это не стоит больших денег.Сегодня бытовая техника настолько дорогая и тратит так много энергии. Люди заказывают продукты, которые работают недолго и почти не решают проблему.

Имейте в виду, что этот инструмент не идеален, но, по крайней мере, вы можете выбросить его в любое время, не чувствуя сожаления.

Через Instructables

.

Смотрите также