Ветряная мельница — устройство, принцип работы, история, фото: Самые красивые дома

Ветряная мельница – это мельница, преобразующая энергию ветра в энергию вращения с помощью лопастей называемых парусами, в отличие от водяной мельницы, использующей энергию потока воды. Много веков назад, ветряные мельницы, как правило, использовались для измельчения зерна, в качестве привода для водяного насоса либо для выполнения обеих задач. Большинство современных ветряных мельниц имеют форму ветровых турбин и используются для выработки электроэнергии; ветряные насосы используются для перекачки воды, осушения земель или выкачивания подземных вод.

Ветряные мельницы в древности

Ветряная мельница греческого инженера Герона Александрийского, изобретенная в первом веке нашей эры, является наиболее ранним примером использования энергии ветра для приведения в движения механизма. Другим примером древней ветрового привода является молитвенное колесо, используемое в Тибете и Китае в начале 4 века. Также есть сведения, что в Вавилонской империи Хаммурапи планировал использование энергии ветра для своего амбициозного проекта по орошению.

Горизонтальные ветряные мельницы

Первые запущенные в работу ветряные мельницы имели паруса (лопасти), вращающиеся в горизонтальной плоскости, вокруг вертикальной оси. По словам Ахмада аль-Хасана ветряные мельницы были изобретены в восточной Персии, персидским географом Эстакхири в девятом веке. Подлинность сведений о более раннем изобретении ветряной мельницы вторым халифом Умаром (в течение 634 — 644 годов н.э.) ставится под сомнение на основании того, что сведения о ветряных мельницах появляются лишь в документах датируемых десятым веком.

Мельницы того времени имели от шести до двенадцати лопастей покрытых тростником или тканевым материалом. Эти приспособления использовались для измельчения зерна или добывания воды, и довольно сильно отличались от более поздних европейских вертикальных ветряных мельниц. Первоначально ветряные мельницы получили широкое распространение на Ближнем Востоке и в Центральной Азии, а затем постепенно стали популярными в Китае и Индии.

Подобный тип горизонтальной ветряной мельницы с прямоугольными лопастями, используемой для орошения, также можно найти в тринадцатом веке в Китае (во время правления династии Цзинь на севере), открытой и привезённой в Туркестан путешественником Елюем Чуцаем в 1219 году.

Горизонтальные ветряные мельницы в небольшом количестве присутствовали на территории Европы в 18-м и 19-м веках. Наиболее известными, из сохранившихся до наших дней, являются Мельница Хупера в графстве Кент и мельница Фаулера в Баттерси в окрестностях Лондона. Вероятнее всего, мельницы существовавшие на территории Европы в те времена были независимым изобретением европейских инженеров времен промышленной революции; конструкция европейских мельниц не была заимствована у восточных стран.

Вертикальные ветряные мельницы

Относительно происхождения вертикальных ветряных мельниц дебаты историков продолжаются до сих пор. Из-за отсутствия достоверных сведений невозможно ответить на вопрос являются ли вертикальные мельницы оригинальным изобретением европейских мастеров или конструкция заимствована у ближневосточных стран.

Существование первой известной мельницы в Европе (предполагается, что она была вертикального типа) датируется 1185 годом; она была расположена в бывшем селе Видли в Йоркшире в устье реки Хамбер. Помимо этого, существует ряд менее надежных исторических источников, согласно которым первые ветряные мельницы в Европе появились в 12-м веке. Первым назначением ветряных мельниц было измельчение зерновых культур.

Козловая мельница

Существуют данные, согласно которым самый ранний тип европейских ветряных мельниц носил название post mill, названный так из-за большой вертикальной детали, составляющей основную конструкцию мельничного стана.

При монтаже корпуса мельницы таким образом она получала возможность вращаться по направлению ветра; это позволяло работать более продуктивно в северо-западной Европе, где направление ветра изменяется с короткими интервалами.

Основания первых козловых мельниц вкапывали в землю, что обеспечивало дополнительную опору при повороте. Позже была разработана деревянная опора получившая название эстакада (либо козлы). Она была обычно закрытой, что давало дополнительное место для хранения урожая и обеспечивало защиту во время неблагоприятных погодных условий.

Этот тип ветрянных мельниц был наиболее распространенным в Европе до девятнадцатого века, до тех пор пока мощные башенные мельницы не заменили их.

Полая (пустая) козловая мельница

Мельницы этой конструкции имели полость, внутри которой размещался приводной вал. Это давало возможность поворачивать конструкцию по направлению ветра прилагая меньше усилий, чем в традиционных козловых мельницах, а также не было необходимости поднимать мешки с зерном к высоко расположенным жерновам, так как применение длинного приводного вала позволило размещать жернова на уровне земли. Такие мельницы использовались в Нидерландах начиная с 14 века.

Башенная мельница

К концу 13 века был введен в эксплуатацию новый тип мельничной конструкции, башенная мельница. Ее основным преимуществом являлось то, что в движение приводилась только лишь верхняя часть конструкции, в то время, как основная часть мельницы оставалась неподвижной.
Широкое распространение башенных мельниц пришло с началом периода укрепления экономики, из-за необходимости наличия надежных источников энергии. Фермеров и мельников не смущала даже более высокая стоимость возведения по сравнению с другими типами мельниц.
В отличие от козловой мельницы, в башенной мельнице только крыша башенного стана реагировала на наличие ветра, это позволяло сделать основную конструкцию значительно выше, что, в свою очередь, позволяло изготовлять лопасти большего размера, благодаря чему вращение мельницы было возможно даже в условиях слабой ветрености.

Верхняя часть мельницы могла поворачиваться по направлению движения ветра благодаря наличию лебедок. Помимо этого, существовала возможность удержания крыши мельницы и лопастей по направлению к ветру благодаря наличию небольшого ветряка, устанавливаемого под прямым углом по отношению к лопастям в задней части ветряка. Данный тип конструкции получил распространение на территории бывшей Британской империи, Дании и Германии. На территории расположенной на небольшом расстоянии от Средиземного моря, башенные мельницы возводились с фиксированными крышами, так как изменение направления ветра большую часть времени было весьма незначительным.

Шатровая мельница

Шатровая мельница является усовершенствованным вариантом башенной мельницы, где каменная башня заменена деревянным каркасом обычно восьмиугольной формы (существуют мельницы с большим или меньшим количеством углов). Каркас покрывался соломой, шифером, листовым металлом либо толем. Более легкая конструкция, по сравнению с башенными мельницами, делала ветряную мельницу более практичной, позволяя возводить конструкцию в районах с нестабильной почвой. Первоначально этот тип мельниц использовали в качестве дренажной мельницы, но позже сфера использования значительно расширилась.

При возведении мельницы в застроенных районах она обычно помещалась на основание из каменной кладки, что позволяло поднять конструкцию над окружающими зданиями для лучшего доступа ветра.

Механическое устройство мельниц

Лопасти (паруса)

Традиционно парус состоит из каркаса-решётки на которой расположена парусина. Мельник может самостоятельно регулировать количество ткани в зависимости от силы ветра и необходимой мощности. В средние века лопасти представляли собой решетку на которой располагалась парусина, в то время, как в условиях более холодного климата ткань была заменена деревянными планками, что препятствовало замораживанию. Независимо от устройства лопастей, для регулировки парусов необходимо было полностью остановить мельницу.

Переломным моментом стало изобретение в Великобритании в конце восемнадцатого века конструкции, которая автоматически приспосабливалась к скорости ветра без вмешательства мельника. Наиболее популярными и функциональными стали паруса, изобретенные Уильямом Кабиттом в 1807 году. В этих лопастях, ткань заменили механизмом соединенных затворов.

Во Франции Пьер-Теофиль Бертон изобрел систему, состоящую из продольных деревянных реек, соединенных с помощью механизма, который позволял мельнику открыть их во время вращения мельницы.

В двадцатом веке, благодаря успехам в самолетостроении значительно повысился уровень знаний в области аэродинамики, что привело к дальнейшему повышению эффективности работы мельниц немецким инженером Билау и голландскими мастерами.

Большинство ветряных мельниц имеют четыре паруса. Наряду с ними существуют мельницы оснащенные пятью, шестью или восемью парусами. Наибольшее распространение они получили в Великобритании (особенно в графствах Линкольншир и Йоркшир), Германии, и реже в других странах. Первые заводы по производству парусины для мельниц находились в Испании, Португалии, Греции, Румынии, Болгарии и России.

Мельница с четным числом парусов имеет преимущество перед другими типами мельниц, ведь при возникновении повреждения одной из лопастей, возможно удалить противоположную ей лопасть, тем самым сохранив балансировку всей конструкции.

В Нидерландах во время того, как лопасти мельницы находятся в неподвижном состоянии, их используют для передачи сигналов. Небольшой наклон парусов по направлению к главному зданию символизирует радостное событие; в то время, как наклон в противоположную от главного здания сторону символизирует скорбь. Ветряные мельницы по всей Голландии, были помещены в позиции траура в память о голландских жертвах авиакатастрофы малазийского Боинга в 2014 году.

Мельничный механизм

Шестерни внутри мельницы передают энергию от вращательного движения парусов к механическим устройствам. Паруса закреплены на горизонтальных валах. Валы могут быть полностью сделаны из дерева, дерева с металлическими элементами или целиком из металла. Тормозное колесо устанавливают на валу между передним и задним подшипниками.

Мельницы использовались для осуществления многих промышленных процессов, например для обработки семян масличных культур, выделки шерсти, покраски изделий и изготовления изделий из камня.

Распространение мельниц

Общее количество ветряных мельниц в Европе, по оценкам экспертов, достигало количества около 200 000 во времена наибольшего распространения этого типа устройств, эта цифра является довольно скромной по сравнению с приблизительно 500 000 водяных мельниц, существовавших в то же время. Ветряные мельницы получили распространение в тех регионах, где было слишком мало воды, где реки замерзали зимой и в равнинных регионах, где поток рек были слишком медленными, чтобы обеспечить требуемую мощность для работы водяных мельниц.

С приходом промышленной революции важность ветра и воды в качестве основных промышленных источников энергии снизилась; в конечном итоге большое количество ветряных мельниц и водяных колес было заменено на паровые мельницы и мельницы, оснащенные двигателями внутреннего сгорания. Вместе с тем, ветряные мельницы по прежнему оставались достаточно популярны, их продолжали строить до конца 19-го века.

В наши дни ветряные мельницы часто являются охраняемыми конструкциями, так как была признана их историческая ценность. В некоторых случаях старинные мельницы существуют в качестве статичных экспонатов (когда древние машины слишком хрупки, чтобы привести их в движение), в других случаях, как полностью рабочие экспонаты.

Из 10 000 ветряных мельниц, используемых в Нидерландах в 1850х годах, около 1000 мельниц до сих пор находятся в рабочем состоянии. Большинство ветряков в настоящее время обслуживается добровольцами, хотя некоторые мельники до сих пор работают на коммерческой основе. Многие из дренажных мельниц существуют в качестве резервного механизма для современных насосных станций. Регион Заан в Голландии был первым промышленным регионом мира в котором к концу 18 века функционировало около 600 ветряных мельниц. Экономические колебания и промышленная революция имела гораздо большее влияние на ветряные мельницы, чем на другие источники энергии, это привело к тому, что лишь немногие из них удалось сохранить до наших дней.

Строительство мельниц было распространено на территории Капской колонии в Южной Африке в 17 веке. Но первые башенные мельницы не пережили штормы на мысе полуострова, поэтому в 1717 году было решено построить более прочную мельницу. Мастера, специально присланные Голландской Ост-Индской компанией завершили строительство к 1718 году. В начале 1860х годов, Кейптаун мог похвастаться 11 мельницами.

Ветряные турбины

Ветряная турбина по сути является ветряной мельницей, структура которой специально разработана для выработки электроэнергии. Ее можно рассматривать как следующий шаг в развитии ветряной мельницы. Первые ветряные турбины были построены в конце девятнадцатого века профессором Джеймсом Блитом в Шотландии (1887 г.), Чарльзом Ф. Брашем в Кливленде, штат Огайо (1887-1888)и Полем ля Куром в Дании (1890-е). Мельница Поля ля Кура начиная с 1896 года выполняла функции электрогенератора в селе Аскове. К 1908 году насчитывалось 72 ветряных электрогенератора в Дании, с мощностью в пределах от 5 до 25 кВт. К 1930-м годам ветряные мельницы получили широкое распространение на фермах в Соединенных Штатах, где их использовали для выработки электроэнергии, в связи с тем, что еще не были установлены системы передачи и распределения энергии.

Современная ветроэнергетическая промышленность началась в 1979 году с запуска серийного производства ветровых турбин датскими производителями Kuriant, Vestas, Nordtank и Bonus. Первые турбины были небольшими по сегодняшним меркам, с мощностью 20-30 кВт каждая. С тех пор турбины коммерческого производства были значительно увеличены в размерах; Турбина Enercon E-126 способна обеспечить поступление до 7 МВт энергии.

С началом 21-го века, наблюдается рост озабоченности населения по поводу энергетической безопасности, глобального потепления и истощения ископаемого топлива. Все это в конечном итоге привело к увеличению интереса к всевозможным видам возобновляемых источников энергии и усилило интерес к ветровым турбинам.

Ветряные насосы

Ветряные насосы использовались для перекачки воды на территории современных Афганистана, Ирана и Пакистана начиная с 9-го века. Использование ветряных насосов получило широкое распространение во всем мусульманском мире, а затем распространилось на территорию современного Китая и Индии. Ветряные насосы использовались в Европе, особенно в Нидерландах и областях Восточной Англии Великобритании, начиная от Средневековья и далее, при осушении земли для сельскохозяйственных работ или для строительных целей.

Американский ветряной насос или ветряной двигатель, был изобретен Даниэлем Халадеем в 1854 году и использовался в основном для подъема воды из колодцев. Более крупные версии ветряного насоса также использовались для таких задач, как распиловка древесины, измельчение сена, шелушение и размол зерна. В Калифорнии и некоторых других штатах, ветряной насос был частью автономной системы по добыче хозяйственно-бытовой воды, которая также включала ручной колодец и деревянную водонапорную башню. В конце 19-го века стальные лопасти и башни заменили устаревшие деревянные конструкции. На пике своего развития в 1930 году, по оценкам экспертов около 600 000 ветряных насосов находились в использовании. Производством ветряных насосов занимались такие американские компании, как Pump Company, Feed Mill Company, Challenge Wind Mill, Appleton Manufacturing Company, Eclipse, Star, Aermotor и Fairbanks-Morse, со временем именно они стали основными поставщиками насосов в Северной и Южной Америке.

Ветряные насосы широко используются на фермах и ранчо в Соединенных Штатах, Канаде, Южной Африке и Австралии в наши дни. Они имеют большое количество лопастей, что позволяет им вращаться с большей скоростью при слабом ветре и замедлять движение до необходимого уровня при сильном ветре. Такие мельницы поднимают воду для нужд комбикормовых заводов, лесопильных заводов и сельскохозяйственных машин.

В Австралии компания Griffiths Brothers занимается изготовлением ветряных мельниц под названием «Southern Cross Windmills» начиная с 1903 года. В наши дни они стали незаменимой частью австралийского сельского сектора благодаря использованию воды Большого артезианского бассейна.

Ветряные мельницы в разных странах

Ветряные мельницы Голландии

В 1738 — 40 годах в голландском городке Киндердейк были построены 19 каменных ветряных мельниц для защиты низин от затопления. Ветряные мельницы перекачивали воду с территории, расположенной ниже уровня моря в реку Лек, которая впадает в Северное море. Кроме перекачивания воды, ветряные мельницы использовались для выработки электричества. Благодаря этим мельницам Киндердейк в 1886 году стал первым электрифицированным городом в Нидерландах.

Сегодня воду с отметки ниже уровня моря в Киндердейке перекачивают современные насосные станции, а ветряные мельницы в 1997 году были внесены в Список объектов мирового наследия Юнеско.

Ветряные мельнцы Испании

Ветряные мельницы Германии

Ветряные мельницы Украины

Ветряные мельницы Греции

Ветряные мельницы Бельгии

Дамме

Дамме

Брюгге

Ветряные мельницы Италии

Ветряные мельницы России

Ветряная мельница, Cуздальский Музей деревянного зодчества.

Ветряные мельницы Венгрии

Ветряные мельницы Израиля

Ветряная мельница Монтефиоре в Иерусалиме была построена в 1857 году на склоне напротив западных городских стен Иерусалима. Мельница была восстановлена в 2012 году.

создание и установка своими руками функционального

Что такое ветряная мельница?

Постройки, имеющиеся на приусадебном или дачном участке, обычно создаются в строгом функциональном стиле. Каких-либо специфических декоративных элементов они, как правило, не имеют и выглядят соответственно своему назначению. При этом, желание как-то украсить, оживить территорию участка свойственно большинству владельцев. Вариантов решения этого вопроса имеется очень много. Чаще всего используются технологии ландшафтного дизайна, с помощью которых может быть украшен абсолютно любой клочок земли.

Один из вариантов создания необычного облика является возведение ветряной мельницы. Решение несколько неожиданное, но неизменно эффектное, требующее подробного рассмотрения.

Устройство и принцип работы

Ветряная мельница — это устройство, преобразующее энергию ветра в работу мукомольного механизма. Таково традиционное назначение мельниц, выполнявших практически единственную работу — размол зерна, изготовление муки. Лопасти (крылья) мельницы принимали на свои плоскости поток ветра и начинали вращение. Оно передавалось на жернова, моловшие зерно и производившие муку. Устройство ветряной мельницы — это прообраз ветряных генераторов, насосов и прочих механизмов сегодняшнего дня, использующих потоки ветра как источник энергии.

В настоящее время встретить действующую ветряную мельницу можно редко, в основном, их содержат в этнографических заповедниках как экспонаты. При этом, они вполне исправны и могут выполнять свою работу вполне эффективно.

Декоративный элемент или практичное сооружение?

Использовать ветряную мельницу в качестве полноценного сооружения, выполняющего помол муки, невозможно. Во-первых, размеры такого сооружения не подойдут для относительно небольших участков. Кроме того, необходимости в размоле зерна в настоящее время не имеется. Поэтому ветряные мельницы, возводимые на садовых участках, выполняют декоративную роль. При этом, вращающийся ротор, если он способен выполнять свои функции, вполне может быть использован для различных хозяйственных нужд:

• производство электроэнергии;
• приведение в действие водяного насоса;
• корпус ветряка можно приспособить для хранения различного инвентаря.

Выбор способа применения ветряка — прерогатива владельца участка, но наиболее распространенным назначением таких сооружений является украшение участка, привнесение фольклорных мотивов в стиль оформления. Этот момент нельзя считать второстепенным или неважным, так как внешний вид так же нуждается в грамотном и творческом подходе, как и практическое применение.

Для чего может понадобиться?

В данном случае ключевым моментом становится самостоятельное изготовление сооружения. Помимо определенных практических целей, которые преследуются при создании ветряка, важен творческий подход, возможность приложить усилия для самостоятельного оформления участка.

Применить такое сооружение можно по-разному, например, с помощью ветряной мельницы можно декорировать скважину для воды. Часто подобными сооружениями прикрывают выход на поверхность канализационных коллекторов. Не исключается использование ветряка по прямому назначению — с целью приведения в движение механизмов или генерации электрического тока, например, для освещения участка.

Важно! Украшение территории — сам по себе немаловажный фактор, но, если имеется возможность практического применения ветряной мельницы для хозяйственных нужд, ее ценность возрастает во много раз.

Еще одним возможным применением такого элемента можно назвать место для детских игр. Ребятишки с удовольствием играют в различных домиках, а если он стилизован под мельницу, становится еще интереснее.

Выбор территории для установки

На выбор места влияет, в первую очередь, замысел владельца, назначение сооружения. Если планируется чисто декоративное использование, то мельницу размещают исходя из соображений живописности, внешнего эффекта, то есть на открытой площадке, обеспечивающей хороший обзор сооружения. Если же устройство будет функциональным, то на выбор повлияет уровень площадки, отсутствие поблизости крупных построек, способных закрыть лопасти от потоков ветра.

Кроме того, необходимо учитывать расположение инженерных коммуникаций, построек или сооружений, которым могут помешать вращающиеся крылья мельницы. Если они находятся напротив окна, постоянное мелькание в глазах создаст существенное неудобство для людей, находящихся в комнате.

Следует также учитывать, что к сооружению понадобится иметь нормальный подход, особенно, если планируется сделать его элементом детской игровой площадки. Учитывая все эти соображения, производится выбор оптимального места для строительства мельницы.

Пошаговая инструкция

Создание мельницы происходит по обычной схеме, используемой при строительстве любых сооружений:

• создание проекта (рабочего чертежа)
• приобретение материалов, подбор инструмента
• подготовка площадки
• сборка корпуса и ротора
• установка механических элементов (если они запланированы)
• запуск, отладка режимов работы

Некоторые шаги в этом перечне могут оказаться лишними, иногда, напротив, могут понадобиться дополнительные действия. Окончательный план действий может быть составлен только при рассмотрении конкретной конструкции, условий ее работы, размеров и прочих параметров.

Важно! Ни в коем случае не следует пренебрегать созданием проекта. Зачастую именно на этом этапе обнаруживаются значительные ошибки или дополнительные факторы, в корне меняющие подход к выполняемой работе. Изготовление наобум может привести к пустой трате времени и материалов.

Необходимые материалы и инструменты

Для создания декоративной ветряной мельницы лучше всего использовать традиционные материалы:

• брус,
• доски,
• обточенные бревна,
• гвозди,
• саморезы.

Кроме того, в зависимости от размеров и назначения мельницы могут понадобиться материалы для создания фундамента:

• цемент,
• песок,
• арматурный пруток.

Не менее важно иметь необходимые инструменты:

• электропила,
• электрорубанок,
• ручная ножовка,
• стамеска, долото,
• пассатижи,
• молоток,
• электродрель с набором сверл,
• линейка, рулетка.

В зависимости от проекта сооружения, могут быть привлечены и другие инструменты или приспособления, если в них возникнет необходимость.

Фундамент

Первые шаги, которые понадобится выполнить на начальном этапе, это — подготовка площадки под строительство. Если сооружение запланировано достаточно крупное, например, под мельницу надо задекорировать хранилище для инструментов, инвентаря, инженерных устройств, то потребуется устройство фундамента.

Самым простым способом заливки фундамента будет создание ленточного типа основания. Для этого по периметру будущих стен выкапывается ров, внутрь которого устанавливается опалубка, вяжется арматурный каркас и заливается бетон. Фундамент выдерживается нужное время для достаточной кристаллизации бетона, после чего можно вести дальнейшие работы.

Примечание: для небольших декоративных сооружений фундамент не требуется, достаточно немного приподнять их над уровнем земли, чтобы исключить контакт с грунтовыми водами.

После завершения фундамента приступают к созданию корпуса ветряной мельницы.

Выбираем тип стен и кровлю

Возведение стен и крыши мельницы ведется в точном соответствии с рабочими чертежами, выполненными заблаговременно в самом начале. Возможны разные варианты:

• постройка стен из обточенных бревен. Выполняется при создании большой мельницы, предназначенной для выполнения определенных хозяйственных функций.
• возведение стен из бруса. Этот способ несколько проще, так как подгонка бруса намного проще, чем бревен. Величина мельницы при этом также достаточно большая.
• создание каркаса с последующей обшивкой досками. Такое строительство подойдет для мельницы меньших размеров.

Рассмотренные варианты подразумевают строительство сооружения непосредственно на месте. Могут быть варианты, когда все сооружение собирается в одном месте, например, в гараже или в мастерской, и устанавливается уже готовым на предназначенное место. Такой подход может быть использован при создании небольших декоративных мельниц, которые можно переносить в пределах участка.

Строительство стен завершается с началом создания крыши. Традиционно делается двух- или четырехскатная конструкция. В качестве кровельного материала используется какое-либо из старинных, традиционных кровельных покрытий — черепица, дранка и т.п.

Древесина — неустойчивый к воздействию атмосферной влаги и дождей материал. Готовое строение необходимо защитить от воды, нанеся слой лака или олифы. Оптимальным вариантом будет предварительная пропитка антисептиком и антипиреном для защиты стен от насекомых или огня.

Особенности постройки функциональной мельницы

Если ветряк будет выполнять полезную работу, то он устроен довольно сложным образом. Конструкция состоит из вращающегося ротора, передающего движение на генератор, с которого полученное напряжение передается на аккумулятор и инвертор. Это — самая сложная схема подключения ветрогенератора, могут быть варианты и попроще. Но все они объединены одним признаком: вал ротора соединяется с определенным механизмом.

Такое обстоятельство вынуждает подходить к постройке с другой стороны:

• сначала монтируется рабочий механизм;
• вокруг него строятся стены или защитный короб с возможностью доступа к оборудованию для ремонта или обслуживания.

В таких ситуациях строительство ведется так, чтобы стены и крыша мельницы не препятствовали вращению крыльев или не перекрывали доступ к механике. В остальном работы ведутся подобным образом с использованием тех же материалов и инструментов.

Установка ветрогенератора

Установка ветряной мельницы необходима в тех случаях, когда она была изготовлена в мастерской. Обычно такие сооружения имеют небольшие размеры и вполне доступны для транспортировки в пределах участка. Такой вариант хорош для производства ремонта, модернизации или технического обслуживания. Возможность произвести работы в условиях нормальной мастерской, а не под открытым небом, дает множество плюсов и обеспечивает высокое качество ремонта или ухода.

Установка мельницы производится на сухую подготовленную площадку. При необходимости, устройство крепится к ней с помощью анкеров. Если конструкция горизонтальная и не имеет возможности установки на ветер, то следует заранее позаботиться о выборе места, позволяющего использовать преобладающее направление потока для данного региона.

Рекомендуемые товары

4.4. Типы ветряных мельниц — Энергетика: история, настоящее и будущее

4.4. Типы ветряных мельниц

Технологические процессы производства с использованием ветряных мельниц крайне разнообразны. В соответствии с этим и мельницы подразделялись на различные типы.

Так, в мукомольном производстве были мельницы, работающие на один (см. рис. 4.3) или два (рис. 4.11) жерновых постава.

По конструктивным формам поворота на ветер существовало два основных типа ветряных мельниц – козловые и шатровые (рис. 4.12). Козловая ветряная мельница (рис. 4.12, а) целиком поворачивалась вокруг дубового столба. Столб устанавливался в центре тяжести, а не в центре симметрии, на фундаменте. Поворот на ветер требовал затраты больших усилий. Применялась одноступенчатая передача, вращающая короткий вал жернова. К козловому типу относится и мельница «Bock» (см. рис. 4.3). На рис. 4.13 представлен разрез более поздней конструкции козловой ветряной мельницы.

На рис. 4.12, б показан шатровый (голландский) тип. Неподвижное здание мельницы снабжалось сверху поворотной рамой, несущей ветроколесо и покрытой крышей в виде шатра. Поворот на ветер из-за меньшего веса поворачивающихся частей требовал значительно меньших усилий. Ветроколесо могло иметь увеличенный диаметр вследствие возможности его подъёма на большую высоту. Чаще всего применялась двухступенчатая передача (см. рис. 4.11). На рис. 4.14 представлена более совершенная конструкция шатровой мельницы.

Колчанный тип занимал промежуточное положение между шатровым и козловым типами. Поворотный круг располагался на половине высоты мельницы.

Дренажные мельницы, поворотная рама которых находились на уровне земли, относили к колчанному типу.

Быстроходность ветряных мельниц ограничивалась прочностью передачи с деревянными зубьями колёс и цевок шестерён. Поэтому повышение коэффициента использования энергии ветра за счёт увеличения быстроходности ветроколеса также было ограничено. Зубья и цевки (рис. 4.15) выполнялись по шаблону из сухого дерева (граб, акация, вяз, клён или берёза).

Рис. 4.11. Общий вид (а) и разрез (б) старинной европейской ветряной мельницы с двумя жерновами

 

Рис. 4.12. Схемы козловой (а) и шатровой (б) мельниц: 1 – ветроколесо; 2 – главный вал; 3 – одноступенчатая передача; 4 – вал жёрнова; 5 – засыпочный лоток; 6 – жёрнов; 7 – водило; 8 – центральный столб; 9 – двухступенчатая передача

Обод колеса на главном валу делался из досок берёзы или вяза, положенных в два слоя, с наружной стороны обрабатывался по окружности и притягивался болтами к спицам. Верхний и нижний диски цевочной шестерни вертикального вала связывались из досок толщиной 40 мм в два слоя. Диски также стягивались болтами. Колесо и шестерня крепились клиньями. Так как крылья являлись основной частью ветряных мельниц, то и развитие последних с момента их возникновения и до заката шло по пути совершенствования прежде всего конструкции крыльев.

В старых конструкциях решётка крыла покрывалась парусиной. Постепенно тёс вытеснил парус. Крылья начали обшивать тёсом (лучшим был еловый) толщиной в 6 мм, постоянной по длине (рис. 4.16). Обрывки полотна на парусном крыле, щели, грубо пригнанный тёс на дощатом крыле снижали в несколько раз подъёмную силу крыльев, а следовательно, во столько же раз и производительность ветряной мельницы.

У простейших мельниц крылья делали с постоянным углом заклинения лопасти (от 14 до 15°). Такие крылья были значительно проще в изготовлении, но коэффициент использования энергии ветра у них примерно в 1,5 раза меньше, чем у крыльев с винтовой лопастью. У некоторых шатровых мельниц крылья делали с переменным углом заклинения: на конце от 0 до 10° и у основания от 16 до 30°. Одна из последних конструкций крыльев с полуобтекаемыми профилями представлена на рис. 4.17.

Рис. 4.13. Разрез козловой ветряной мельницы

Рис. 4.14. Разрез шатровой ветряной мельницы

В Европе здания шатровых ветряных мельниц к моменту заката их эпохи строили из камня. Общий вид такой мельницы показан на рис. 4.18 (на заднем плане – современная ветровая электрическая установка).

У ветряной мельницы с приводом к водяному насосу для орошения земельных участков (рис. 4.19) наиболее старого типа, как и у зерновых мельниц, в случае ветра большой силы во избежание повреждений площадь крыльев уменьшалась вручную путем частичного снятия паруса (или открытия жалюзей). За счёт применения ветроколеса «Геркулес» диаметром 15 м (рис. 4.20), построенного Объединённым обществом ветряных турбин в Дрездене, был сделан очередной шаг к улучшению экономичности подобных установок.

Но все это тихоходные ветродвигатели, для которых характерны большое число лопастей или широкие крылья (см. рис. 4.3–4.5, 4.7–4.11, 4.13, 4.14, 4.18–4.20). Им присущ большой страгивающий момент.

Увеличить быстроходность ветронасосных установок удалось с использованием ветроколеса «Адлер» фирмы «Кестер» в Гольштинии (рис. 4.21, а) с малым числом лопастей и большим расстоянием между ними.

б Рис. 4.15. Передачи: а – одноступенчатая верхняя; б – двухступенчатая нижняя

Рис. 4.16. Обшивка крыла тёсом

Установка с этим колесом обладала средней быстроходностью. Ветроколесо быстроходного типа фирмы «Аэродинамо» (Берлин) на подсасывающей стороне крыльев уже имело клапаны (рис. 4.21, б) для автоматического регулирования. В рабочем состоянии клапаны удерживались пружиной и упором в горизонтальном положении так, что при движении крыла они не создавали значительного сопротивления.

При превышении определённой частоты вращения под действием центробежных сил клапаны поворачивались и создавали большое сопротивление, а также весьма значительно нарушали плавность потока на крыле, так что подъёмная сила крыльев делалась меньше, вследствие чего ветер использовался в меньшей степени.

Быстроходные ветродвигатели позволяли получать высокие значения коэффициента использования энергии ветра и большую мощность при тех же размерах, имели малый страгивающий момент.

Рис. 4.17. Конструкция крыльев с полуобтекаемыми профилями

На рис. 4.22 показана ветроустановка, которая накачивала воду с помощью подъёмного винта. Ветроколесо у нее такого же типа, как и на рис. 4.21, а, той же фирмы. Обращает на себя внимание форма профилей крыльев.

В XVIII–XIX веках ветряные мельницы сооружались практически по всему миру. Развитие машиностроения позволило перейти от кустарного производства деревянных мельниц к изготовлению в мастерских деревометаллических и к массовому производству в заводских условиях многолопастных ветродвигателей металлической конструкции. К концу XIX столетия они уже были снабжены системами автоматического регулирования скорости вращения и мощности, механизмами фиксации ветроколеса по направлению потока. Суммарный годовой выпуск в основных промышленно развитых странах составлял сотни тысяч двигателей. Ряд стран начал в значительных количествах выпускать на заводах также более совершенные по конструкции и экономичные быстроходные ветродвигатели, предназначенные в первую очередь для получения электрической энергии. Эти двигатели небольшой мощности (0,75–1 кВт) обычно выполнялись с двух(рис. 4.23, а) или трехлопастным (рис. 4.23, б) ветроколесом крыльчатого типа, соединённым через редуктор с генератором постоянного тока. Они снабжались системой аккумулирования энергии, чаще всего аккумуляторной батареей. Их использовали в быту для освещения небольших и удалённых объектов и зарядки аккумуляторных батарей.

Характерна установка на ветер ветроагрегата «Беркут-3» (см. рис. 4.23, а) с помощью двух виндроз в отличие от большинства аналогичных ветродвигателей, где эту функцию выполняет хвост (см. рис. 4.23, б, а также рис. 4.8–4.10, 4.20–4.22). Механизм виндроз представляет собой два небольших ветроколеса, плоскость вращения которых перпендикулярна к плоскости вращения основного колеса, работающих на привод червяка, поворачивающего платформу головки ветроагрегата до тех пор, пока колёса не будут лежать в плоскости, параллельной направлению ветра.

Рис. 4.19. Немецкая ветронасосная мельница для орошения земельных участков

Рис. 4.20. Ветронасосная установка с ветроколесом «Геркулес»

Рис. 4.18. Каменная ветряная мельница шатрового типа

Ограничение числа оборотов в ветроагрегате «Роралайт» производится поворотом лопасти с помощью центробежного регулятора, смонтированного на валу ветроколеса.

Значение ветряных мельниц и других ветроагрегатов в жизни людей и развитии человеческой цивилизации столь велико, что они заслуживают не только строгого – технического – сухого описания, но и поэзии.

Большой мастер лирической прозы К.Г. Паустовский (1892–1968) в очерке «Ильинский омут» оставил нам в наследство «оду» ветряной мельнице.

«Однажды летом я жил в степях за Воронежем. Все дни я проводил или в одичалом липовом парке, или на мельнице3ветряке, стоявшей на сухом кургане.

Вокруг ветряка росло много шершавого лилового бессмертника. Тесовая крыша ветряка была наполовину сорвана воздушной волной в те дни, когда к Воронежу подходили немцы.

В отверстие крыши было видно небо. Я ложился на глиняный тёплый пол мельницы и читал романы Эртеля или просто смотрел на небо в отверстие над моей головой.

а б

Рис. 4.21. Ветроколёса фирм «Адлер» (а) и «Аэродинамо» (б)

В нём непрерывно возникали всё новые очень белые и выпуклые облака и медленной чредой уплывали на север.

Тихое сияние этих облаков достигало земли, проходило по моему лицу, и я закрывал глаза, чтобы уберечь их от резкого света. Я растирал на ладони венчик чабреца и с наслаждением вдыхал его запах – сухой, целебный и южный. И мне чудилось, что рядом, за ветряком, уже открылось море, и что пах3 нут чабрецом не степи, а его наглаженные прибоями пески.

Рис. 4.22. Ветроустановка для накачивания воды с помощью подъёмного винта

Иногда я задремывал около жерновов. Вы3 сеченные из розового песчаника жернова переносили мою мысль ко временам Эллады.

Несколько лет спустя я увидел статую египетской царицы Нефертити, высеченную из такого же камня, как и жернова. Я был поражён женственностью и нежностью, какая заключалась в этом грубом песчанике. Гениальный ваятель извлёк из сердцевины камня дивную голову трепетной и ласковой молодой женщины и подарил её векам, подарил её нам, своим далёким потомкам, так же как и он, взыскующим нетленной красоты.

А два года спустя я увидел во Франции, в Провансе, знаменитую мельницу писателя Альфонса Доде. Когда-то он устроил в ней своё жилище.

Очевидно, жизнь на ветряной мельнице, пропахшей мукой и старыми травами, была удивительно хороша. Особенно на нашей воронежской мельнице, а не на мельнице Альфонса Доде. Потому что Доде жил в каменной мельнице, а наша была деревянная, полная ми3 лых запахов смолы, хлеба и повилики, полная степных поветрий, света облаков, перелива жаворонков и цвиканья каких3то маленьких птичек – не то овсянок, не то корольков.

Рис. 4.23. Ветроэлектрические быстроходные агрегаты: а – советский «Беркут33»; б – американский фирмы «Роралайт»

Альтернативная энергия — обузданный ветер — Экология и промышленная безопасность

Потенциал ветровой энергии РФ составляет более 50 000 миллиардов кВт*ч/год

Ветряные мельницы до XIX века

Долгие столетия благодаря ветру человек передвигался по морям и океанам, используя для «ловли» воздушных потоков паруса. Примерно II-I веками до н.э. датируются первые известные ветряные мельницы, найденные в Египте возле города Александрия. Это были каменные мельницы барабанного типа. У них колесо с широкими лопастями монтировалось в специальном барабане таким образом, что половина колеса находилась снаружи, и ветер, давя на лопасти, вращал колесо, которое, в свою очередь, приводило в движение жернов.

Более совершенные ветряные мельницы крыльчатой конструкции в VII веке н.э. стали использовать персы, проживавшие на территории современного Ирана. С VIII-IX веков ветряные мельницы распространились по Европе и Руси. Поначалу эти мельницы мололи зерно, но постепенно человек начал применять их также для откачки воды и приведения в действие различных механизмов. В частности, голландцы таким образом осушали польдеры — участки земли, обнесенные дамбами.

Персидская ветряная мельница

До середины XVI столетия в Европе были распространены так называемые мельницы на козлах (иначе — немецкие мельницы). Их недостатками являлись ненадежность (опрокидывались бурей) и ограниченная производительность ввиду того, что козловые мельницы поворачивались вручную в сторону ветра с помощью козел (отсюда и название), а значит — строились не слишком большими.

Но в середине XVI века в Голландии изобрели мельницу, в которой двигалась лишь крыша с крыльями. Усовершенствованные мельницы стали называть шатровыми (или голландскими). Такие мельницы строили очень высокими, что позволяло закреплять на них более длинные крылья, тем самым увеличивая мощность. Сегодня самыми высокими в мире ветряными мельницами считаются голландские ветряки под названием «Север» и «Свобода», чья высота превышает 33 метров.

Мельница в голландском местечке Киндердейк

В свое время Голландия являлась «лидером» по количеству ветряных мельниц, которые использовались не только для помола зерен и откачки воды. Получили распространение красильные, масляные, лесопильные мельницы. Именно для лесопилки была построена в Петербурге ветряная мельница, конструкцию которой Петр I лично изучил у голландских мастеров. Даже бумагу изготавливали с помощью ветряных мельниц, и ныне в голландском местечке Заансе Сханс можно увидеть последнюю мельницу (под названием «Учитель») для производства бумаги. Не случайно очень долгое время бумага из Голландии считалась самой лучшей, и американская «Декларация Независимости» как раз и была напечатана на такой бумаге.

Новая жизнь ветряных мельниц

Появление более совершенных технологий, казалось, отправит ветряные мельницы в область туристических диковинок. Однако достаточно быстро люди разобрались, что таким «дедовским» способом, т.е. с помощью ветряков, можно получать энергию электричества.

В июле 1887 года шотландский академик и профессор Джеймс Блит (James Blyth) предпринял попытку создания ветровой установки для получения электричества. В 1891-м он получил патент на свое изобретение. 10-метровый ветряк с крыльями, обтянутыми тканью, был установлен в шотландском городе Marykirk и производил электроэнергию для освещения. Правда, коммерческого успеха Блит не добился.

Зимой 1887-1888-го, уже в Соединенных Штатах, Чарльз Ф. Браш (Charles F. Brush) создал ветряную турбину, которая питала электроэнергией его дом и лабораторию вплоть до 1900 года.

Ветряная турбина Чарльза Браша.

В 1890 году датский ученый и изобретатель Поль ля Кур (Poul la Cour) сконструировал ветряную электроустановку для производства водорода. Данная установка считается первым электроветряком современного типа. В первой половине прошлого века ветрогенераторы стали устанавливаться в тех местах, куда обычным путем электричество доставить было невозможно. С 20-х годов прошлого века ветрогенераторы начали появляться в США и Австралии.

В России в 1918 году получением электричества с помощью ветра заинтересовался профессор В. Залевский. Он создал теорию ветряной мельницы и сформулировал ряд принципов, которым должен отвечать ветрогнератор. В 1925-м профессор Н. Жуковский организовал отдел ветряных двигателей в Центральном аэрогидродинамическом институте.

В 30-х годах ХХ века руководство Советского Союза всерьез озаботилось использованием энергии ветра. Было налажено производство ветроустановок мощностью 3-4 кВт, причем выпускались они сериями. Самую первую ветроэлектрическую станцию в СССР установили в 1930 году в городе Курске. Мощность станции равнялась 8 кВт.

В 1931 году в СССР заработала самая крупная в мире Ялтинская ВЭС мощностью 100 кВт. Строительство и установка ветрогенераторов шло высокими темпами вплоть до начала 60-х. Достаточно сказать, что с 1950 по 1955 годы Союз выпускал до 9 тысяч ветроустановок ежегодно. Когда осваивалась целина в Казахстане, советские люди соорудили первую многоагрегатную ВЭС, работавшую совместно с дизелем; общая мощность данной установки составляла 400 кВт. Эта ВЭС стала примером для современных систем «ветро-дизель».

Однако к концу 60-х ветроэнергетика Советского Союза уступила место крупным ТЭС, ГЭС и АЭС, и серийное производство «ветряков» было свернуто. К ВЭС вернулись в 90-е годы ХХ века, не в пример США и Европе. Начало же современной ветроэнергетики принято отсчитывать от 1979 года.

Современное состояние ветроэнергетики

Любопытно, что примерно до середины 90-х годов прошлого века по суммарной мощности ветроэнергетических установок первенство держали США. Однако в 1996 году в Западной Европе оказалось 55% мировых мощностей ветроэлектростанций.

Изменились и сами электроветряки. До середины 90-х ХХ века в мире больше всего производили ветрогенераторов мощностью от 100 до 500 кВт. Затем наметилась тенденция к выпуску установок мощностью до 2000 кВт. Это поистине исполинские ветряки, высота которых превышает 100 метров.

Несмотря на постоянно увеличивающиеся темпы роста числа ветроэлектростанций, доля электроэнергии, получаемой силой ветра, составляет чуть более 1% от общей величины выработки электроэнергии в мире. Однако в отдельных странах эта доля существенно выше, например, в Дании она составляет более 20%, в Германии — 14,3% (по данным 2007 года), в Индии — около 3% (по данным 2005 года).

Потенциал ветровой энергии Российской Федерации составляет более 50 000 миллиардов кВт·ч/год. В переводе на язык экономики — это приблизительно 260 миллиардов кВт·ч/год, что равняется примерно 30% от электроэнергии, производимой всеми отечественными электростанциями.

На 2006 год установленная мощность ветровых электростанций в России равнялась примерно 15 МВт.

«Куликовская» ВЭС

Одна из самых мощных российских ветроэлектростанций размещается в районе поселка Куликово Зеленоградского района Калининградской области. Ее мощность — 5,1 МВт (ветропарк состоит из 21 ветроэнергетической установки, занимает примерно 20 гектар и способен обеспечить электричеством 145 квартир), а среднегодовая выработка — около 6 млн кВт·ч/год. Также стоит назвать Анадырскую ВЭС мощностью 2,5 МВт на Чукотке.

В ближайшие годы в самых разных странах мира планируется существенно увеличить количество получаемой электроэнергии от ветряков. Однако распространение ВЭС может быть затруднено по ряду причин, о которых речь пойдет ниже.

Минусы ветроэнергетики

Итак, какие же существуют главные минусы у ветроэнергетики? Во-первых, сила ветра непостоянна. Поэтому существует опасность нарушения работы общей энергосистемы (которая сама по себе «страдает» от пиков и спадов нагрузки) в том случае, если в ней будет присутствовать значительная доля электроэнергии, получаемой от ВЭС (согласно некоторым расчетам — эта доля в 20-25%). Кроме того, «нестабильность» ветра вынуждает человека думать о резервных источниках электроэнергии, которые бы могли в нужный момент компенсировать недостающую часть электроэнергии. В качестве примера такого резерва можно привести газотурбинные электростанции либо аккумуляторы. Все это приводит к повышению стоимости ветровой электроэнергии.

Во-вторых, ветряные энергетические установки издают приличный шум, что вынудило в ряде европейских стран принять закон, ограничивающий уровень шума ветряков до 45 дБ днем и до 35 дБ в ночное время. К шуму добавляется низкочастотная вибрация, передающаяся через почву. Вот почему жилые дома размещаются обычно на расстоянии 300 метров и более от ветряных энергетических установок.

В-третьих, металлические составляющие ветряков производят радиопомехи, из-за чего в некоторых местах приходится даже строить рядом дополнительные ретрансляторы.

Безусловно, нестабильность ВЭС в плане подачи электроэнергии — самая главная их беда, а с остальными недостатками ветряков вполне можно мириться. Тем более, что хоть значительные территории вокруг ветряных установок вынужденно безлюдны, однако они не пустуют, а практически полностью сдаются в аренду фермерским (либо иным) хозяйствам.

Типичный современный ветропарк

В связи с этим, логично выглядит идея перевода ВЭС на выдачу не электрической энергии промышленного качества (~ 220В, 50 Гц), а постоянного или переменного тока, который бы затем преобразовывался с помощью ТЭНов в тепло, например, для получения горячей воды, обогрева и прочих нужд. В этом случае проблема бесперебойности подачи тока уходит на второй план.

Кроме того, в мире функционируют ветродвигатели, с помощью которых не добывают электричество, а подымают воду из колодцев. Подобные установки находятся в Казахстане, Узбекистане и ряде других стран. Как видим, и в современном мире ветряки применяются достаточно широко.

Ветрогенераторы как они есть

Основными узлами ветрогенератора являются: винт, вращаемый силой ветра, корпус, генератор и аккумулятор. Помимо стационарных существуют мобильные ветроэлектростанции, мощности которых хватает на питание электроприборов.

Мощность ветрогенератора напрямую связана с площадью, заметаемой лопастями генератора. Самые большие в мире ветрогенераторы выпускает немецкая компания «Repower»: диаметр ротора у таких турбин составляет 126 метров, вес гондолы — 200 тонн, высота башни — 120 метров, а мощность может доходить до 6 МВт.

Самая распространенная конструкция ветрогенератора — с тремя лопастями и горизонтальной осью вращения, хотя можно и сегодня увидеть двухлопастные установки. На текущий момент в мире распространены ветродвигатели двух типов: карусельные и крыльчатые. Встречаются также барабанные и другие конструкции.

У карусельных (роторных) ветрогенераторов на вертикальную ось «насажено» колесо с лопастями. В отличие от крыльчатых, такие ветряки способны функционировать при любом направлении ветра, не меняя своего положения. Это тихоходные установки, не создающие большого шума. В них используются многополюсные электрогенераторы, работающие на малых оборотах — это допускает применение простых электрических схем без опасности потерпеть аварию при порыве ветра.

Крыльчатые ветряки — это лопастные механизмы с горизонтальной осью вращения. Крыло-стабилизатор позволяет устанавливать систему в самое выгодное положение относительно потока ветра. Небольшие крыльчатые ВЭС постоянного тока соединяют с электрогенератором напрямую (без мультипликатора), более мощные снабжаются редуктором. На мировом рынке доля крыльчатых ВЭС превышает 90%, чему причина — высокий коэффициент использования энергии ветра.

Среди альтернативных конструкций стоит упомянуть ветряные системы, в которых нет движущихся частей. Проносящийся ветер в них охлаждается и, благодаря термоэлектрическому эффекту Томсона, способствует вырабатыванию электрической энергии.

А есть ли перспективы?

Безусловно, перспективы имеются. Ветряные установки вот уже более ста лет помогают человеку получать электричество буквально из ничего, используя лишь кинетическую энергию воздушных масс атмосферы. Тем самым, экономятся традиционные виды топлива (дрова, уголь, нефть, природный газ), уменьшается загрязнение окружающей среды.

Глобальный экономический кризис, за развитием и, надеемся, благополучным концом которого мы наблюдаем сегодня, дает много пищи для размышлений, и в частности, наводит на мысль о переходе на альтернативные источники энергии. Высокие цены на нефть, перебои с поставками природного газа (в Европу, в частности) дают ветроэнергетике отличный шанс для дальнейшего развития. Не случайно ведь за рубежом альтернативная энергетика начала серьезный рост после нефтяного кризиса середины 70-х годов прошлого века. Поначалу ветроэнергетику дотировало государство, но сегодня данный вид энергетики является прибыльным делом, хотя и регулируется госструктурами. В России, кстати, необходимой законодательной базы для развития ветроэнергетики нет, по этой причине (а также из-за отсутствия серьезных инвестиций; ветропарк Куликовской ВЭС — дар властей Дании!!!) в нашей стране действуют не более четырех десятков скромных ВЭС, дающих суммарно менее 0,1% вырабатываемой в РФ энергии.

Ветроэнергетика наличествует в более чем 50 странах мира. Страны-лидеры по суммарно установленным мощностям: Германия (18428 МВт), Испания (10027 МВт), США (9149 МВт), Индия (4430 МВт), Дания (3122 МВт), Нидерланды (1290 МВт), Китай (1260 МВт) и Португалия (1000 МВт).

Если до недавнего времени ветроэнергетика активно развивалась в странах ЕС и США, то сегодня ВЭС в больших количествах возводят в Канаде, Азии, Южной Америке, Австралии, Африке (на прародине А.С. Пушкина в этом деле преуспевает Египет).

Тенденция такова, что энергией ветра скоро начнут питать не отдельные дома, а целые поселки и города, поначалу, конечно, совсем небольшие. Одной из таких «ласточек» стал в 2008-м городок Rock Port (штат Миссури) — первый город в США, получающий 100% энергии от ветропарка (проект Wind Capital Group). Так называемая «малая ветроэнергетика» тоже может быть причислена к перспективным направлениям энергетики.

Ветроэнергетика сегодня — это стремительно развивающаяся отрасль. Об этом говорят и цифры — в 2008 году общая мощность ветряной энергетики во всем мире составила 120 ГВт. Надеемся, что и Россия не останется в стороне от тенденций развития альтернативной энергетики, использующей для получения электричества или тепла силу ветра (а также приливы-отливы, геотермальные источники и т.д.), благо территории и ветрового потенциала в России предостаточно.

Чудеса инженерии — ветряные электростанции: alexeyosokin — LiveJournal

Путешествуя по Европе, в особенности по Германии, трудно не заметить целые леса ветряков. С каждым годом их становится все больше и больше. Люди стали серьезней относиться к экологии, кроме этого, по планам немецкого правительства, себестоимость электричества, получаемого от альтернативных (возобновляемых) источников энергии сравняется с традиционными «грязными» способами уже через 5 лет…

Лично мне очень нравятся ветряные электростанции. Уверен, что как в древние времена ветряные мельницы стали неотъемлемой частью европейских пейзажей, так и современные ветряки надолго вписались в природу нашего континента.

Никогда не вдавался в подробности процесса получения электроэнергии из ветра. Из школьной программы понятен сам механизм преобразования кинетической энергии в электрическую, но что из себя представляет ветряк, какой он высоты, сколько тока способен выработать и т.п. не имел понятия.

Изучив вопрос, мне показалось, что многим будет любопытно об этом узнать…

И так, для начала разберемся с внутренней начинкой ветрогенератора:

По схеме видно, что все предельно просто, но есть нюансы.

— Конструкция промышленных ветрогенераторов очень много весит. Вес турбин исчисляется тоннами.
— Высота мачты может достигать 180 метров.
— Размах лопастей — до 60 метров.

И это не предел. Уже сейчас разрабатываются более крупные, а следовательно более мощные ветрогенераторы.

Что же могут дать нам такие монстры? Мощность среднестатистического промышленного ветряка составляет 5 МВт, а самые мощные современные генераторы способны выдавать до 20 МВт.

Ветряная электростанция — это несколько ветрогенераторов, объединенных в одну сеть. Большие электростанции, например построенные в открытом море в территориальных водах Голландии, насчитывают более 100 вышек. Электростанция на моих фотографиях состоит из 20-25 ветрогенераторов и питает завод по производству химических удобрений и город с населением 30,000 человек рядом с ним.

На установку одного ветряка уходит около 5 дней. Казалось бы, что на постройку целой электростанции не должно уходить более месяца, но это не так. Реальный срок — один год. Перед тем как решить, ставить или не ставить ветряки в конкретном месте, производится долгий процесс сбора данных о ветре. Для этого используют несколько датчиков, которые устанавливаются на высоту 35, 60 и 100 метров над поверхностью земли. И только через год инженеры принимают решение о том, строить ли здесь ветряную электростанцию или нет.

Для ускорения процесса строительства в будущем, европейцы вложили более миллиарда евро в изучение ветров по всей территории Евросоюза. В будущем, пользуясь специальной картой, можно будет быстро определить выгодное для строительства место и уже через месяц начать получать электричество.

Кроме массы плюсов, у ветрогенераторов есть и минусы. Главный из них — себестоимость производимой электроэнергии. На данный момент стоимость 1 МВт, произведенного ветряной электростанцией, составляет 1 миллион евро (по данным Bloomberg New Energy Finance). Также есть сложности при эксплуатации ветряков. Они регулярно страдают от попаданий молнии, хотя современные установки оснащены специальной защитой. Из-за трения вращающихся частей внутри гондолы нередки случаи возгорания. Отказы тормозных систем приводят к разрушению генератора и лопастей во время сильных ветров. В зимний период существенно падает производительность из-за обледенения лопастей.

Однако, несмотря на все минусы, индустрия ветряной электроэнергии растет огромными темпами. А значит выделяется много средств на научные разработки в этой сфере. И уже совсем скоро мы начнем питаться исключительно чистой энергией природы!

Ура, товарищи!

Добавить в друзья

Мои Facebook, Twitter и Instagram
Follow me!

И заглядывайте на мой сайт alexeyosokin.com, там тоже много интересного и даже полезного.

Трэвел партнер блога:

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:

чертежи старинной ветровой мельницы

чертеж старинной ветренной мельницы

мелкие круглые частицы мельницы в китае дробильное оборудование для тыквы куплу дробилку для производства шебени гдо 360 п с мельница Галерея, устройство истирателья мельницы

Get Price

чертежи старинной ветровой мельницы

2014-11-14  чертежи старинной ветровой мельницы Чертежи ветряной мельницы # Блок питания lm317. чертеж заднего моста от классики чертеж ветряной мельницы, ветряной, чертежами, чертежи, чертеж .

Get Price

чертежи старинной ечной мельницы — Strating Advies

чертежи старинной ветровой мельницы. Ветряная мельница устройство, принцип работы, история, фото. Большинство современных ветряных мельниц имеют форму ветровых турбин и.

Get Price

схемы чертежи размельчителей

чертежи старинной ветровой мельницы чертежи броней конусных дробилок кмд 1750 т и кмд 1750 гр; чертежи дробилки дщ 6; дробилка смд 75а чертежи; чертежи на молотковой мельнице; схемы чертежи размельчителей

Get Price

Чертеж мельницы

чертеж шаровой мельницы чертеж шаровой мельницы Казахстан, Кыргызстан 4 мар 2008 Скачать чертежи AutoCAD, атлас конструкций AutoCAD, чертеж Мельница шаровая CM436.dwg Мельница шаровая СМ436 . чертеж шаровой мельницы шбм 370 850

Get Price

макет ветряной мельницы чертеж

макет ветряной мельницы чертеж : макет ветряной мельницы модель ветряной мельницы чертеж Как сделать модель ветряной мельницы из цветной бумаги 16 октября 2015 Детские поделки Nord Сегодня мы займемся с вами еще одной .

Get Price

чертежи крыла ветряной мельницы

конструкция чертёж ветрянные мельницы чертежи старинной ветровой мельницы. Обвал разрабатывает чертёж ветряной мельницы, которую предлагает установить на взгорке выгона.

Get Price

Устройство ветряной мельницы: схемы, чертежи

Принцип работыГде можно использовать мельницуДополнительные Способы использованияИзготовление своими рукамиРезюмеПринцип работы ветряной мельницы можно описать довольно просто. В качестве движущей силы используются потоки воздуха, которые постоянно перемещаются. Ветер воздействует на три основных узла: 1. лопасти; 2. передающий механизм; 3. механизм, выполняющий работу. В мельницах, которые использовались раньше, лопасти могли достигать в длину несколько метров каждая. Это делалось для уве在2proraba上查看更多信息

мельница старинные чертежи

мельница старинные чертежи ADD TO CART мельница старинные . мельница проект коллоидной мельницы гипса нано сколько крутится дробления угля мяч шлифования принцип мельница .

Get Price

Декоративная мельница для сада своими руками .

Виды и примеры декоративных мельниц для сада. Способы изготовления и пошаговая инструкция для сборки мельницы своими руками. Где разместить и с чем сочетать Мельница может стать центром композиции приусаде.ого .

Get Price

схемы чертежи размельчителей

чертежи старинной ветровой мельницы чертежи броней конусных дробилок кмд 1750 т и кмд 1750 гр; чертежи дробилки дщ 6; дробилка смд 75а чертежи; чертежи на молотковой мельнице; схемы чертежи размельчителей

Get Price

чертежи старинной ечной мельницы — Strating Advies

чертежи старинной ветровой мельницы. Ветряная мельница устройство, принцип работы, история, фото. Большинство современных ветряных мельниц имеют форму ветровых турбин и.

Get Price

чертёж ветряка ветряной мельницы

чертежи старинной ветровой мельницы. Чертежи ветряной мельницы # Блок питания lm317. чертеж заднего моста от классики чертеж ветряной мельницы, ветряной, чертежами, чертежи, чертеж, ветряные

Get Price

макет ветряной мельницы чертеж

макет ветряной мельницы чертеж : макет ветряной мельницы модель ветряной мельницы чертеж Как сделать модель ветряной мельницы из цветной бумаги 16 октября 2015 Детские поделки Nord Сегодня мы займемся с вами еще одной .

Get Price

чертежи крыла ветряной мельницы

конструкция чертёж ветрянные мельницы чертежи старинной ветровой мельницы. Обвал разрабатывает чертёж ветряной мельницы, которую предлагает установить на взгорке выгона.

Get Price

старинные мельницы расчёт чертежи

исследуем и производим высокоэффективную щековую дробилку серии HJ, на основе передовых .

Get Price

чертеж старинной ветренной мельницы

мелкие круглые частицы мельницы в китае дробильное оборудование для тыквы куплу дробилку для производства шебени гдо 360 п с мельница Галерея, устройство истирателья мельницы

Get Price

мельница старинные чертежи

мельница старинные чертежи ADD TO CART мельница старинные . мельница проект коллоидной мельницы гипса нано сколько крутится дробления угля мяч шлифования принцип мельница .

Get Price

устройство русской ветряной мельницы

чертежи ветряных мельниц чертеж размерами ветряной мельницы Sep 26, 2017 Скачать файл Ветряная мельница устройство чертеж Наиболее известным применением ветряных мельниц является их использование для помола муки.

Get Price

Применения устройство ветряной мельницы .

Ветряная мельница устройство, принцип работы, история Ветряная мельница устройство, принцип работы, история, фото Подлинность сведений о более раннем изобретении ветряной мельницы вторым халифом Умаром (в течение .

Get Price

чертежи старинной ечной мельницы —

исследуем и производим высокоэффективную щековую дробилку серии HJ, на основе передовых .

Get Price

мельница старинные чертежи

мельница старинные чертежи ADD TO CART мельница старинные . мельница проект коллоидной мельницы гипса нано сколько крутится дробления угля мяч шлифования принцип мельница .

Get Price

чертежи крыла ветряной мельницы

конструкция чертёж ветрянные мельницы чертежи старинной ветровой мельницы. Обвал разрабатывает чертёж ветряной мельницы, которую предлагает установить на взгорке выгона.

Get Price

чертёж ветряной мельницы для сада

чертежи старинной ветровой мельницы Строительство ветряной мельницы в Болгаре — YouTube. . Обвал разрабатывает чертёж ветряной мельницы, которую предлагает установить на

Get Price

Модели мельницы дробильной мельницы

Декоративная мельница для сада своими руками: чертежи . Aug 17, 2015 Обшивку мельницы нужно делать с учетом того, где будут расположены окна и дверь, а также кровля и лопасти.

Get Price

мельницачертеж мельницы молотковой галерея

мельницачертеж мельницы дисковой галерея мельница самодельная молотковая мельница галерея мельницачертеж мельницы . цена молотковая мельница mmt 1300 1310цена молотковой мельницы ммт 1300/1310 Продам било к мельнице .

Get Price

мельница Проект, схемы декоративных мельниц

схемы декоративных мельниц картинки MC Machineryмельница проект схемы декоративных мельниц. мельница проект помечены схема шаровой мельницы. СТО 17330282 27 100 Proyecto exitoso Проект обработки и дробления барита

Get Price

Строительство Деревянной Мельница Схемы

строительство деревянной мельницы схемы чертежи. Схема устройства декоративной ветряной мельницы . Как построить курятник на 10 кур своими руками: материалы, чертежи с Read More

Get Price

устройство русской ветряной мельницы

чертежи ветряных мельниц чертеж размерами ветряной мельницы Sep 26, 2017 Скачать файл Ветряная мельница устройство чертеж Наиболее известным применением ветряных мельниц является их использование для помола муки.

Get Price

Применения устройство ветряной мельницы .

Ветряная мельница устройство, принцип работы, история Ветряная мельница устройство, принцип работы, история, фото Подлинность сведений о более раннем изобретении ветряной мельницы вторым халифом Умаром (в течение .

Get Price

частей ветряной мельницы — научные проекты

Какая переменная лопасти больше всего влияет на эффективность ветряной мельницы?

Эрик Дж.

Содержание

РЕФЕРАТ

НАЗНАЧЕНИЕ

ГИПОТЕЗА

КОНСТРУКЦИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

МАТЕРИАЛЫ

ПРОЦЕДУРЫ

ОТЧЕТ ОБ ИССЛЕДОВАНИЯХ

РЕЗУЛЬТАТЫ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЯ

Абстракция

Цель этого эксперимента состояла в том, чтобы определить, какая переменная, количество, длина или шаг лопастей, имеет наибольшее влияние на эффективность ветряной мельницы.Я заинтересовался этой идеей, когда понял, насколько важна энергия ветра в будущем и для экономии энергии. Полученная информация поможет людям лучше понять, что такое ветряная мельница на самом деле и какую пользу она может принести человечеству при правильном использовании и улучшении.

Моя гипотеза состоит в том, что 6 лопастей длиной 20 см с углом наклона 10 градусов будут улавливать большую часть энергии ветра. Моя гипотеза основана на работе Р.А. Баррис в своей статье «Пропеллеры» и Дермот Макгуейн в своей статье «Оптимизация эффективности лопастей ветряной мельницы.В частности, говоря о влиянии количества лезвий, Баррис отметил, что «… колеблется от двух до семи с наиболее распространенными из четырех, пяти или шести». Он продолжил обсуждение эффекта наклона лопастей, объяснив: «Винты самолета установлены на девяносто градусов, чтобы остановить эффект ветряной мельницы, если двигатель выходит из строя». Дермот Макгуэйн обсудил влияние размера лопастей, указав, что «у более крупных лопастей большая площадь охвата и, следовательно, на каждый оборот улавливается больше ветра.

Константы в эксперименте:

• • то же трение по оси
  • такой же вес оси в сборе без лопастей
  • такая же скорость ветра
  • такой же дизайн и высота ветряка
  • те же методы для каждого теста
  • такая же форма и тип лезвия

Тремя управляемыми переменными были количество лопастей, длина лопастей и степень наклона.

Ответной переменной была мощность (измеряемая в ваттах), генерируемая при каждом испытании ветряной мельницы. Чтобы измерить реагирующую переменную, к оси была привязана 40-сантиметровая леска, по мере того, как лезвия набирали скорость, ось поворачивалась, и струна медленно наматывалась, поднимая вес. Три испытания, сколько времени потребовалось весу для достижения отмеченной высоты, были рассчитаны по времени в каждой настройке, так что можно было вычислить среднее время. Работа (джоули) рассчитывается путем умножения расстояния (0,4 метра) на величину веса (0.4 Ньютона). После завершения, чтобы определить мощность (ватты), объем работы (джоули) делится на среднее время.

Результаты этого эксперимента представляла собой ветряную мельницу с 7 лопастями, с шагом 10 и длиной лопастей 15 см, дала самую высокую эффективность ветряной мельницы.

Заключение , сделанное на основе результатов, указывает на то, что гипотеза должна быть отклонена, поскольку в ней говорилось, что с 6 лезвиями под углом 10 градусов и длиной лезвия 20 см будет наиболее энергоэффективным.Этот тестовый прогон имел номинальную мощность 0,0211. Наилучший пробег был с 7 лопастями, под углом 10 градусов и длиной 15 см, в этом пробеге расчет мощности составил 0,213.

Назначение

Целью этого эксперимента было определить, какая переменная, количество, длина или шаг лопастей, имеет наибольшее влияние на эффективность ветряной мельницы. Я заинтересовался этой идеей, когда понял, насколько важна энергия ветра в будущем и для экономии энергии.Полученная информация поможет людям лучше понять, что такое ветряная мельница на самом деле и какую пользу она может принести человечеству при правильном использовании и улучшении.

Гипотеза

Моя гипотеза состоит в том, что 6 лопастей длиной 20 см с углом наклона 10 градусов будут улавливать большую часть энергии ветра. Моя гипотеза основана на работе Р.А. Баррис в своей статье «Пропеллеры» и Дермот Макгуейн в своей статье «Оптимизация эффективности лопастей ветряной мельницы.В частности, говоря о влиянии количества лезвий, Баррис отметил: «… ярость от двух до семи, чаще всего — четыре, пять или шесть». Он продолжил обсуждение эффекта наклона лопастей, объяснив: «Винты самолета установлены на девяносто градусов, чтобы остановить эффект ветряной мельницы, если двигатель выходит из строя». Дермот Макгуэйн обсудил влияние размера лопастей, указав, что «у более крупных лопастей большая площадь охвата и, следовательно, на каждый оборот улавливается больше ветра.

Схема эксперимента

Константы в эксперименте:

• • то же трение по оси
  • такой же вес оси в сборе без лопастей
  • такая же скорость ветра
  • такой же дизайн и высота ветряка
  • те же методы для каждого теста
  • такая же форма и тип лезвия

Тремя управляемыми переменными были количество лопастей, длина лопастей и степень наклона.

Ответной переменной была мощность (измеряемая в ваттах), генерируемая при каждом испытании ветряной мельницы. Чтобы измерить реагирующую переменную, к оси была привязана 40-сантиметровая леска, по мере того, как лезвия набирали скорость, ось поворачивалась, и струна медленно наматывалась, поднимая вес. Три испытания, сколько времени потребовалось весу для достижения отмеченной высоты, были рассчитаны по времени в каждой настройке, так что можно было вычислить среднее время. Работа (джоули) рассчитывается путем умножения расстояния (0,4 метра) на величину веса (0.4 Ньютона). После завершения, чтобы определить мощность (ватты), объем работы (джоули) делится на среднее время.

Материалы

1: вес, 0,4 ньютона

3: деревянные дюбели диаметром 3,79 см

Деревянные дюбели диаметром 1: 1,32 см

1: жалюзи виниловые для полотна

40 см: леска

2: маленькие стержни для ногтей

3: нейлоновые шайбы

2: нейлоновые гайки
2: деревянные блоки для крепления оси

1: платформа деревянная

1: резинка

1: палка для снятия напряжения

1: пистолет для горячего клея

1: дрель

1: гвоздь

4: деревянные колеса

25: деревянные дюбели

1: сверлильный станок

1: ленточные тиски

1: критерий

1: секундомер

1: копировальная пила

1: вентилятор

1: плоскогубцы

1: зажим для дюбелей

1: компас и транспортир

Процедуры

1.Постройте ветряную мельницу.

2. Вырежьте двадцать два лезвия длиной 10 см, двадцать два лезвия длиной 15 см, двадцать два лезвия длиной 20 см.

3. Вставьте лезвия длиной 10 см в дюбели и установите шаг 10 с помощью транспортира.

4. Включите вентилятор на средний уровень и определите, сколько времени потребуется весу, чтобы пройти через отмеченную точку, расположенную на 40 см выше. Сделайте это еще два раза на шаге 10.

5. Возьмите три раза и выполните математические вычисления.

6. Вычислите среднее время, за которое вес достигает высоты, сложив три пробных периода и затем разделив полученную сумму на три.

7. Используйте формулу: работа (W) равна силе (F), умноженной на расстояние (D). Сила (0,4 Ньютона), умноженная на расстояние (40 см), дает работу. Затем считайте, что мощность (P) равна работе (W), деленной на время (T). Работа выражена в джоулях. Один джоуль равен одному Ньютону, перемещенному на расстояние в один метр. В этом эксперименте генерируемые джоули определяются путем умножения 0,4 ньютона на 0,4 метра (40 см). Затем джоули (работа) делятся на время, необходимое для достижения высоты, чтобы определить генерируемую мощность.

8. Поменяйте 10-сантиметровые лезвия на 15-сантиметровые и повторите шаги четвертый и пятый. После записи 15-сантиметровых лезвий поменяйте их местами на 20-сантиметровые лезвия и повторите шаги четвертый и пятый

9. Когда вся длина лезвий будет равна 10, отрегулируйте лезвия до 30 с помощью транспортира и прикрепите лезвия длиной 10 см. Повторите шаги с четвертого по шестой.

10. После завершения всех расчетов сравните мощность, генерируемую тестами, и начните таблицы и графики.

Порядок строительства ветряной мельницы

1.Покупайте расходные материалы (см. Материалы, стр. Четыре).

2. Отрежьте четыре дюбеля диаметром 0,79 см на отрезки по 60 см.

3. Отрежьте два дюбеля диаметром 0,32 см на отрезки длиной 28 см.

4. Вырежьте отверстия диаметром 0,48 см в каждом из четырех 60-сантиметровых дюбелей на 4 см снизу вверх.

5. Склейте дюбеля диаметром 60 см попарно с дюбелями диаметром 28 см по отверстиям.

6. Вырежьте два блока, просверлив два отверстия 0,79 см внизу, удерживая стойки вместе, и отверстие 0,95 см посередине, чтобы разместить ось.

7. Посередине обоих блоков приклейте нейлоновые шайбы.

8. Вырежьте деревянный дюбель диаметром 0,79 см и длиной 40 см для оси.

9. Сделайте деревянную основу размером 81 на 36 см. Просверлите отверстия в основании, чтобы удерживать стойки.

10. Возьмите нейлоновые гайки; просверлите отверстия диаметром 9,5 см по центру каждого и прибейте в них штифт, чтобы ось не выпала.

11. Оберните резиновую ленту вокруг обеих стоек, удерживая их в вертикальном положении.

12. Отрежьте деревянную палку размером 0,5 см на 33 см, чтобы ослабить натяжение оси и облегчить ее поворот.

13. Сделайте опору на заднем конце с помощью дюбеля длиной 63 см и диаметром 0,79 см, просверлив отверстие через дюбель в заднем блоке с помощью сверла 0,2 см. Это позволит гвоздю удерживать мельницу в вертикальном положении.

14. С помощью приспособления для установки дюбелей и настольных тисков возьмите четыре деревянных колеса и просверлите отверстие 0,79 см под определенным углом, количество зависит от колеса. Когда закончите, просверлите отверстие посередине сверлом 0,79 см.

15. Возьмите деревянные дюбели и воткните их в каждое отверстие, постукивая молотком.С помощью копировальной пилы прорежьте прямую линию по центру каждого дюбеля, чтобы удерживать лезвия.

Отчет об исследовании

Введение

В этом отчете читатель найдет информацию о ветряных мельницах, общую информацию, а также информацию, относящуюся к данному проекту. Некоторые из тем включают: происхождение слова «ветряная мельница», ее история, принципы, усовершенствования, различные типы и различные функции, которые выполняют ветряные мельницы.

Ветряные мельницы — одни из лучших производителей недорогой энергии. Ветер нужен нам, когда мы его используем, энергия производится без сильного загрязнения и токсинов. Если мы их улучшим, стоимость энергии для обычного человека снизится без ущерба для окружающей среды.

История

Первой страной, использовавшей ветряные мельницы, была Персия в пятом веке нашей эры. Персы использовали ветряные мельницы для орошения земли и заставляли мельницы превращать точильные камни в кукурузные мельницы, откуда и произошло слово «ветряная мельница».Эти ветряные мельницы были горизонтальными, с колесом и поддерживались вертикальной шахтой. Этого было недостаточно, но зародилась идея обуздать ветер.

Популярная ветряная мельница распространилась по всей Европе, а в двенадцатом веке также использовалась для перекачивания воды. В Голландии люди использовали их для осушения польдеров после того, как были построены дамбы. Польдер — это голландское слово, означающее землю, отвоеванную у моря. Такие места, как Нидерланды, процветали благодаря созданию огромных ветряных электростанций. Эти простые конструкции, называемые почтовыми мельницами, были сделаны из дерева и имели натянутый холст для лезвий, они были не очень эффективны; использовалась только половина вращения паруса.

В четырнадцатом веке во Франции была изобретена башенная мельница. Он состоял из каменной башни, увенчанной вращающейся деревянной крышкой, которая поддерживала ветряной вал и верхнюю часть зубчатой ​​передачи мельницы.

Все эти сооружения имели схожие черты: горизонтальный вал с четырьмя-восемью парусами, длиной от трех до девяти метров, выходящий из вала. Паруса были либо покрыты брезентом, либо снабжены деревянными ставнями.

Турбины

Турбина — это вращающаяся машина, которая преобразует мощность воды в энергию, как ветряная мельница, но не с помощью ветра.Река протекает через ротор, колесо, прикрепленное к валу. Жидкость вращает лопатки, ребра или лопасти на роторе, заставляя ротор вращаться. Греческий герой Александрия построил самую раннюю известную турбину в 75 году нашей эры. Его устройство представляло собой полый шар, который вращался из-за выпущенных струй пара. Его мяч подобен турбине, где пар ударяется о вращающий элемент, вызывая энергию.

Сегодня на многих плотинах гидроэлектростанций установлено множество турбин большего размера, которые вырабатывают электроэнергию и перенаправляют большие объемы речной воды на орошение.Эта энергия превращается в электричество, которое питает дома людей, сокращая потребность в более загрязняющих формах энергии.

Закон Бернулли

Закон Бернулли, разработанный Даниэлем Бернулли, объясняет взаимосвязь между давлением и скоростью движущихся жидкостей. По его словам, чем уже будет горизонтальная труба для протекания воды, тем выше будет давление в трубе, в результате чего вода будет течь быстрее. Это означает, что вода движется медленнее в трубах большего размера, потому что стенки труб должны прикладывать силу, ускоряющую движение воды на пути к сужению.

Закон Бернулли объясняет, как вращаются ветряные мельницы с вертикальной осью и как самолеты летают с подъемной силой. Из-за изгиба верхней части крыла воздух, проходящий через крыло, движется быстрее, что снижает давление на верхнюю часть крыла. Это приводит к тому, что более высокое давление опускается на дно, обеспечивая подъем самолета.

Работа, сила и мощность в физике

Работа

Работа — это усилие, которое прилагается к чему-то.Конкретное определение физики: произведение силы на расстояние или смещение в направлении силы.

Объем работы, который требуется человеку, чтобы сделать что-то вроде восхождения на гору, зависит от веса человека и высоты горы. Поднявшись на гору, человек получил потенциальную энергию от гравитации Земли, которая может быть преобразована в кинетическую энергию, если человек упадет или прыгнет.

Стандартной единицей измерения работы в метрической системе является джоуль.Джоуль — это работа, совершаемая силой в один Ньютон, действующей на расстоянии одного метра.

Усилие

Сила — это то, что ускоряет объект. Сила имеет направление и величину. Когда силы объединяются, они образуют чистую силу, когда есть масса и ускорение объектов. Сила выделяется во втором законе движения Ньютона: масса объекта, умноженная на ускорение, равна силе объекта. Если к большому объекту приложить такую ​​же силу, что и к меньшему, то меньший объект будет ускоряться быстрее.Если массы одинаковы, но объектам прикладывается разная сила, толкающая или тянущая, объект с большей силой будет иметь более быстрое ускорение.

Если силы объединяются в результирующую силу, равную нулю, объект не будет двигаться или просто будет двигаться с той же скоростью, с которой он двигался.

Единицей силы является Ньютон, то есть сила, которая перемещает объект массой 1 кг с ускорением 1 м / сек. В английских единицах измерения силы — фунт, то есть величина силы, которая ускоряет объект весом 1 фунт на 1 фут.

Мощность

Мощность — это скорость выполнения работы. Если бы вы предполагали разгребать снег на подъездных путях своих соседей и у вас есть один день или одна неделя, вы бы выбрали неделю, потому что это потребляет меньше энергии, чем дневной. Средняя мощность, необходимая для выполнения чего-либо, определяется путем деления работы на время, необходимое для ее выполнения. Количество энергии всегда записывается в единицах энергии, разделенных на единицы времени. Двумя возможными единицами мощности являются лошадиные силы в английской системе и ватты в метрической системе.Количество энергии, используемой для подъема тридцати трех тысяч фунтов на один фут, равно одной лошадиным силам. Один ватт — это мощность, необходимая для выполнения одного джоуля работы в секунду. В одной лошадиных силах 746 Вт.

Улучшения

Со времени появления первых ветряных мельниц было внесено много улучшений. Больше не используются только для фрезерования и орошения, теперь они используются для перекачивания морской воды, пиления древесины, изготовления бумаги и отжима масла из семян.

Еще одним усовершенствованием стал веерный хвост — механизм, изобретенный в 1745 году, который вращал лопасти против ветра.Это был автоматический способ получить максимум ветра, в отличие от того, чтобы человек вручную поворачивал ветряную мельницу против ветра. Позже, в 1772 году, был изобретен пружинный парус, у которого на парусах были деревянные ставни, которые открывались и закрывались.

Количество лезвий было еще одним важным улучшением. У старых ветряных мельниц было от четырех до восьми лопастей на ветряной мельнице, у новой ветряной мельницы обычно было от двух до трех. Наряду со всеми этими конструкциями изменились и материалы, из которых изготовлены лопасти.

Ветряные мельницы оснащены воздушными тормозами для контроля скорости ветра при сильном ветре. Некоторые ветряные мельницы с вертикальной осью имеют шарнирные лопасти, чтобы избежать напряжения при высоких скоростях ветра. Циклотурбинные ветряные мельницы имеют лопасть, которая определяет направление ветра и заставляет ротор вращаться на ветру. Ветровые турбины были оснащены редукторами, которые управляют валом по скорости ветра. Лопасти также были изменены во многих отношениях, экспериментируя с аэродинамическими профилями.

Высота имеет огромное отрицательное влияние на энергоэффективность.Современные ветряные мельницы находятся примерно в двадцати футах над землей и на расстоянии не менее трехсот футов от любого препятствия, хотя идеалистическая высота — тридцать футов над землей и пятьсот футов от любого ближайшего препятствия.

Люди пытались найти лучшие места для ветряных электростанций. На Британских островах почти нет жителей, зато одни из лучших ветряных генераторов. Фактически, самая большая ветряная электростанция находится в Калифорнии, которая вырабатывает около четырнадцати сотен мегаватт энергии; в отличие от примерно тысячи мегаватт, которые вырабатывает атомная электростанция.

В разных географических точках сила ветра меняется местами. Выше в гористой местности наблюдается конвекционное течение с долинами, с разницей между горячим и холодным воздухом. Горячий воздух поднимается над долинами, охлаждается и возвращается в долину, где нагревается и поднимается, создавая легкий ветерок в горах. Этот эффект также наблюдается в океане и горячем песке.

Люди также увеличили площадь для подметания лезвиями. Чем больше площадь захвата, тем сильнее улавливается ветер, чем сильнее улавливается ветер, тем быстрее вращаются лопасти.

Различия в ветряных мельницах

Ветряки с горизонтальной осью

Ветряки с горизонтальной осью имеют горизонтальную ось. В этих ветряных мельницах используется принцип Бернулли: подъемник используется как крылья самолета с изогнутой вершиной. Эти виды обычно имеют два или три лезвия, встречаются на фермах и в других местах. Лопасти имеют такую ​​форму, чтобы воздух поднимался снизу вверх, создавая подъемную силу. Лопасти используют подъемную силу для вращения.

Ветряки с вертикальной осью

Ветряки с вертикальной осью используют сопротивление вместо подъемной силы. Они действуют как кирпичная стена, используя сопротивление ветра для создания сопротивления и толкаемых ветром.

Типы

Есть много разных типов ветряных мельниц, каждая из которых предназначена для разных целей. Широта многих типов: башенная мельница, носковая мельница, парусная ветряная мельница, водяной насос, пружинная мельница, многолопастная, Дарриус Савонис, циклотурбина и классическая четырехлепая ветряная мельница.

Все эти различные типы могут быть как горизонтальными, так и вертикальными ветряными мельницами. Многочисленные виды работ, которые они выполняют, включают в себя питание: гидравлические насосы, двигатели, воздушные насосы, масляные насосы, перемешивание, изменение трения, тепловые директоры, электрические генераторы, фреоновые насосы и центробежные насосы.

Передаточное число наконечника

Коэффициент конечной скорости — это количество оборотов лопастей ветряной мельницы на каждую милю в час, равную скорости ветра. Конечная скорость 1: 1 означает, что при скорости ветра двадцать три мили в час лопасти вращаются двадцать три раза.Современные турбины имеют передаточное число конечных скоростей в пять-десять раз больше. Чтобы рассчитать коэффициент скорости наконечника, вы рассчитываете скорость вращения лопасти, деленную на скорость ветра.

Сводка

Почему энергия ветра?

Энергия ветра производит очень мало загрязнений, токсичных побочных продуктов или парниковых газов; это все еще недостаточная добавка к невозобновляемым видам топлива, таким как нефть. Хотя это не так популярно, как атомные электростанции, по оценкам ученых, к XXI веку десять процентов мировой электроэнергии будут вырабатывать ветряные мельницы.

Хотя еще предстоит ответить на многие вопросы, ученые идут по правильному пути, пытаясь повысить эффективность ветряных мельниц. Например: влияют ли материалы, из которых изготовлены лопасти, на прочность лопастей ветряной мельницы? Уменьшают ли прочность разные конструкции? Влияет ли температура на прочность лопастей ветряных мельниц? Влияет ли длина и ширина на соотношение скорости наконечника, или это просто длина, или просто ширина? Если на эти вопросы будут даны ответы, ветряная мельница может стать отличным оружием в поисках недорогой энергии.

Результаты

Первоначальная цель этого эксперимента состояла в том, чтобы определить, какая переменная, количество, длина или шаг лопастей, имеет наибольшее влияние на эффективность ветряной мельницы. Результатом этого эксперимента была ветряная мельница с 7 лопастями, с шагом 10 и длиной лопастей 15 см, обеспечивающая наибольшую эффективность ветряной мельницы.

Заключение

Моя гипотеза заключалась в том, что 6 лопастей длиной 20 см с углом наклона 10 градусов будут улавливать большую часть энергии ветра.Вывод, сделанный на основе результатов, указывает на то, что эту гипотезу следует отвергнуть, поскольку в ней говорилось, что с 6 лезвиями под углом 10 градусов и длиной лезвия 20 см будет наиболее энергоэффективным. Этот тестовый прогон имел номинальную мощность 0,0211. Наилучший пробег был с 7 лопастями, под углом 10 градусов и длиной 15 см, в этом пробеге расчет мощности составил 0,213.

Из-за результатов этого эксперимента мне интересно, не была ли длина лопастей менее важной, чем шаг. Если бы я снова провел этот проект, я бы проверил размер, а также аэродинамику лопастей и, возможно, даже побрил бы края, как крылья самолета.

Библиография

1. 1. 1. Деннис, Ландт, Catch the Wind, New York, Four Winds Press, 1976.
      2. «Ветряная мельница и энергия ветра», Энциклопедия Грольерс, , 1995 г.
      3. «Ветряная мельница» Энциклопедия Encarta , 1995
      4. Дермот, Макгуайн, «Оптимизация эффективности лопастей ветряных мельниц», http://www.west.net/~csf/windmill.htm, 12-15-97.
      5. «Ветряная мельница с горизонтальной осью HWP2», www.tequip.com, 12-15-97.
      6. Баррис, Р.А. «Пропеллер», Энциклопедия науки и техники МакГроу-Хилла, , 1982.
      7. «Турбина», Энциклопедия Грольерс , 1995
      8. «Турбина», Энциклопедия Энциклопедии , 1995 г.
      9. «Сила», Энциклопедия Гролье, , 1995,
      .
      10. «Power», Энциклопедия Encarta , 1995
      11. «Работа», Энциклопедия Гролье, , 1995,
      12. «Работа», Энциклопедия Энциклопедии , 1995 г.
      13. «Принцип Бернулли», Энциклопедия Гролье , 1995
      14. «Принцип Бернулли», Энциклопедия Гролье , 1995
      15. «Сила», Энциклопедия Гролье , 1995
      16. «Сила», Энциклопедия Энциклопедии , 1995 г.

Глоссарий

Мощность — скорость выполнения работы.

Работа — слово, которое описывает усилие, которое прилагается для выполнения чего-либо.

Принцип Бернулли — Закон Бернулли, написанный Даниэлем Бернулли, касался взаимосвязи между давлением и скоростью движущихся жидкостей.

Подъемник — когда давление на верхнюю часть крыла меньше, а под ним больше из-за изогнутого крыла.

Коэффициент скорости наконечника — коэффициент скорости наконечника — это количество оборотов лопастей ветряной мельницы на каждую милю в час скорости ветра.

Ветряки с горизонтальной осью — когда ось расположена горизонтально к земле, используется подъемная сила.

Ветряк с вертикальной осью — когда ось вертикальна к земле, используется сопротивление.

Турбина — роторная машина, которая преобразует мощность воды в энергию, которая может использоваться для производства электроэнергии, почти как ветряная мельница, но не приводимая в движение ветром.

Сила — то, что ускоряет объект.

Ветряная мельница — Ветряная мельница — это духовой инструмент, который собирает силу ветра и может превращать ее в электричество.Лезвие ловит ветер, вращая ось, которая может вращать генератор, вырабатывающий электричество. Они возникли в Персии и до сих пор используются в мире.

Соляпедия | Зеленая архитектура и строительство

Уильям Камквамба и Брайан Милер — В 2002 году я построил свою первую из нескольких ветряных мельниц, чтобы обеспечить мою семью электричеством и ирригацией. Это было в Малави, где ужасная засуха и голод уничтожили посевы кукурузы и убили тысячи людей. Голод также вынудил меня бросить среднюю школу, потому что мой отец больше не мог платить за обучение.Решив продолжить свое образование, я начал посещать местную библиотеку, финансируемую американцами, где я быстро влюбился в науку. Когда голод охватил нашу страну, я сбежал из библиотеки и погрузился в дискуссии об электромагнетизме, простых двигателях и электричестве — моей любимой теме, поскольку только 2 процента жителей Малави наслаждались такой роскошью.

Уильям Камквамба спроектировал и построил ветряную мельницу на основе картинки, которую он видел в старой научной книге, и кучи мусора со свалки.Самодельные турбины приводили в действие фары и радио в его семейном доме. © 2009 Уильям Камквамба

Я плохо читал по-английски, поэтому в основном учился этим вещам, изучая рисунки и диаграммы. К тому времени, когда я увидел свою первую ветряную мельницу на обложке американского учебника под названием «Использование энергии», я смог применить все свои предыдущие знания и решил построить свою собственную. За шесть месяцев я построил ветряную мельницу, которая обеспечила мою семью постоянным электричеством и полностью изменила наш образ жизни.Более поздняя машина позволила нам орошать небольшой сад, чтобы выращивать урожай круглый год. (Вы можете прочитать всю историю в моей новой книге Мальчик, который обуздал ветер , которую я написал вместе с Брайаном Милером.)

Меня часто спрашивают: «Как тебе это удалось?» Что ж, я спроектировал и построил свою машину почти так же, как сейчас многие африканцы: беря простые повседневные материалы и проявляя творческий подход. По всему континенту люди используют новаторские решения для решения самых серьезных проблем, таких как нехватка воды и электричества, и для поиска способов, которыми бедные люди могут легко зарабатывать на жизнь.

Большинство материалов для моей ветряной мельницы было найдено на свалке в соседнем табачном хозяйстве. Это место было заполнено брошенными автомобилями и грузовиками, просто ржавыми на солнце, в дополнение к старым водяным насосам, пружинам и другим случайным металлам. К сожалению, школа, из которой я бросил школу, была через дорогу, и когда я отправлялся на прогулку, мои товарищи дразнили меня с детской площадки, крича: «Да, снова идет Уильям, играет в мусоре!»

Но там, где они видели мусор, я увидел сокровища и возможности.

Например, я нашел ржавый тракторный вентилятор, который идеально подходил для моего ротора. Затем я обнаружил старый амортизатор. После того, как он ударился о камень и выбил металлический кожух, поршень внутри превратился в большой вал. В качестве лезвий я взял пластиковую трубу из ПВХ из бани моего друга Гилберта и разрезал ее посередине с помощью луковой пилы. Затем я подержал его над небольшим огнем рядом с маминой кухней, пока он не начал таять и пузыриться. Я быстро прижал трубку и дал ей остыть.После этого я использовал пилу, чтобы вырезать набор из четырех лезвий. Что касается стиральных машин, я собрал крышки от пивных бутылок Carlsberg возле близлежащего центра Ofesi Boozing, затем раздробил их и пробил посередине отверстие.

Я использовал сломанный велосипед моего отца в качестве рамы, затем приварил ротор, лопасти и вал к звездочке. Когда дул ветер, лопасти действовали как педали и вращались, заставляя цепь вращать заднее колесо, к которому я прикрепил 12-вольтовую велосипедную динамо-машину (мое самое ценное имущество, на поиск которого у меня ушло несколько месяцев!).Провода тянулись от динамо-машины вниз по крыше, к которой я прикрепил небольшую лампочку. Когда дул ветер, свет вспыхивал желтым и ярким. Сами медные провода были сняты со старых радиомоторов.

Не только моя мельница требовала творчества. У меня не было никаких инструментов, заставляющих меня делать свои собственные. Мой молот был толстым куском стали, который я обнаружил на свалке. Отвертки легко делались из велосипедных спиц, отшлифованных до плоского края, а пластиковые пакеты плавились и превращались в ручки (так же я делал свои охотничьи ножи).В качестве дрели я воткнул длинный гвоздь в мамин огонь, пока он не стал докрасна. Даже с моей ручкой для кукурузных початков на сверление уходили часы и часы, так как гвоздь приходилось постоянно подогревать.

Как только моя ветряная мельница заработала и вырабатывала электричество, я подключил динамо-машину к автомобильному аккумулятору, чтобы сохранить энергию (иначе у меня не было бы света, когда ветер стихнет). Я прикрепил четыре лампочки по всему дому моей семьи, которые управлялись самодельными выключателями света — сделанными из велосипедных спиц и ПВХ-трубы, расплавленных и сформированных в настенный ящик.Когда вы нажимали кнопку, спица соединяла два провода и замыкала цепь. Сами пуговицы были вырезаны из моей старой пары резиновых шлепанцев.

Как я уже упоминал, моя проводка в основном выдергивалась из старых радиоприемников и не была изолирована. Однажды провода случайно пересеклись и чуть не стали причиной пожара. А поскольку моя крыша была сделана из травы и деревянных балок, это было бы катастрофой. Поэтому, взяв несколько идей из моей книги по физике, я сделал автоматический выключатель, который был смоделирован по образцу электрического звонка.В таком устройстве электричество проходит через металлическую катушку и превращает ее в магнит, который тянет металлический молоток, который ударяет в колокол. Однако во время этого движения молоток также размыкает выключатель и размыкает цепь, возвращаясь в исходное положение. Конечно, это происходит примерно с десяток раз в секунду.

Используя эту концепцию, я вставил два гвоздя в кожух из ПВХ, а затем обмотал их медной проволокой. В середине я установил велосипедную спицу, прикрепленную к небольшому магниту, которым я сломал стереодинамик.Когда через гвозди проходил ток, они намагничивались. Поскольку магниты одновременно толкают и притягивают, стереомагнит оставался сбалансированным посередине, не зная, куда идти. Но в случае пересечения проводов скачок электричества толкал стереомагнит в один из гвоздей, разрывая цепь.

С ветряной мельницей, производящей электричество, мы теперь могли читать по ночам. Больше всего нам не приходилось полагаться на керосиновые лампы, которые производили густой черный дым и вызывали у моих сестер приступы кашля.Это также позволило соседям из других деревень заходить и заряжать свои мобильные телефоны. Просыпаясь утром, я обнаруживал линию дороги. После того, как местная газета узнала о моей мельнице, моя история привлекла внимание всего мира. С помощью щедрых доброжелателей я вскоре смог вернуться в школу.

В последние несколько лет я думал об изобретениях, которые могли бы решить некоторые другие большие проблемы Африки. Сейчас я заканчиваю среднюю школу Африканской академии лидерства в Йоханнесбурге, Южная Африка, панафриканской подготовительной школы, которую посещают одни из самых умных и изобретательных учеников на континенте.Мне очень повезло быть среди стольких великих людей. Недавно некоторые из нас основали что-то под названием Doers Club — организацию, которая предлагает необходимые изобретения, а затем пытается их реализовать.

Наш первый проект — разработать паровой двигатель, который можно использовать для питания водяного насоса или ветряной мельницы. В старых паровых машинах воду кипятили в топке, заполненной углем или дровами. Но во многих частях Африки, где нет электричества, особенно в Малави, многие деревья вырублены для таких вещей, как приготовление пищи, сельское хозяйство или строительство убежищ для сушки табака.И это вырубка леса приводит только к наводнениям и засухе. Это такая проблема, что моя мама и сестры теперь ходят по три часа в день, чтобы собрать дрова для нашего ужина.

Так что, не желая использовать дерево в качестве двигателя, я придумал кое-что еще лучше и вечное: солнце. Вместо топки мы подключаем солнечную печь из световозвращающей фольги. Когда печь закипает воду, давление пара проходит через клапан, толкает и тянет поршень, который затем вращает колесо, соединенное с насосом.Прямо сейчас мы сосредоточены на том, чтобы сделать солнечную печь как нельзя лучше. Так что, как говорится, он все еще на чертежной доске.

Для того, чтобы перекачивать чистую питьевую воду, у вас должен быть достаточно глубокий колодец. Это проблема бедных деревень, потому что для бурения такой скважины требуется тяжелая техника, аренда которой стоит дорого, и если вы ожидаете, что правительство одарит вас таким подарком, вы можете ждать вечно. Так что я также разрабатываю простую буровую установку, работающую как табачный пресс, и все мы в Малави знаем, как ею пользоваться.Обычный пресс работает, поворачивая гигантский болт с резьбой, который раздавливает табак каждым рычагом. Сверло будет работать точно так же, если вбить в землю массивный острый винт. Всю тяжелую работу будет выполнять система шестерен, так что даже дети смогут управлять ею.

Когда я выйду из школы, я надеюсь усовершенствовать эти изобретения и распространить эти знания в деревнях Малави, а затем и в других частях Африки. Как изобретатель в Африке, я знаю, что не одинок. Недавно на Maker Faire Africa, ежегодном съезде коллег-хакеров и новаторов, проходившем в Аккре, Гана, были продемонстрированы некоторые из выдающихся талантов Африки.Шамсудин Напара из северной Ганы использовал металлолом, чтобы изобрести простую сеялку для семян кукурузы, созданную по образцу дозатора лекарственных таблеток, которая увеличивает скорость посадки фермера в три раза. Доминик Ванджихиа из Сомали создал «испарительный охладитель», используя ящик из листового железа, в котором используется испарение воды для охлаждения верблюжьего молока, что позволяет пастухам доставлять его на рынки в очень жарких условиях.

В каждой стране есть люди, которые делают подобные проекты. Нас много, и я убежден, что если бы мы могли использовать хотя бы треть этого таланта и творчества, Африке не пришлось бы так сильно полагаться на коррумпированные правительства и международную помощь.Используя собственный творческий потенциал и энергию, мы можем помочь превратить Африку в дом инноваций, а не благотворительности, и место лидеров, а не жертв.

ПРИМЕЧАНИЕ — В августе 2010 года Уильям Камквамба писал: «После двух фантастических лет в Африканской академии лидерства в Йоханнесбурге, ЮАР, осенью я буду изучать инженерное дело в Дартмутском колледже в Ганновере, Нью-Гэмпшир. Во время нашего книжного тура мы с Брайаном Милером (моим соавтором) посетили несколько колледжей, которые были достаточно любезны, чтобы пригласить меня посмотреть их инженерные программы.Я посетил Харви Мадда в Калифорнии, Технологический институт Вирджинии и Южный методистский университет в Далласе и был поражен красивыми кампусами и оборудованием, доступным для студентов. Но после встречи с Дартмутом и его президентом доктором Джимом Кимом, которым я восхищался за его предыдущую работу по лечению людей со СПИДом и туберкулезом в Африке и на Гаити, я понял, что это место для меня. В дополнение к классной учебной программе, основанной на проектах (что означает, что я могу испачкать руки в первую неделю), в инженерной школе Тайера даже есть библиотека для предоставления электроинструментов! Увидев это, я не мог перестать улыбаться.”

ПОЖЕРТВОВАТЬ ДВИЖУЩИЕСЯ ВЕТРОВЫЕ ДОРОЧКИ

Соответствующая книга :
Мальчик, обуздавший ветер

Resources

Движущиеся ветряные мельницы

Уильям Камквамба о создании видеосвязи с ветряной мельницей

Простейшая схема генератора ветряной мельницы | Проекты самодельных схем

В сообщении объясняется, как сделать простую схему ветряного генератора, которую можно использовать для зарядки аккумуляторов или для работы любого желаемого электрического оборудования в течение дня и ночи, бесплатно.

Солнечная панель против ветряной мельницы

Один из самых больших недостатков электроэнергии от солнечных панелей заключается в том, что она доступна только в дневное время и только тогда, когда небо чистое. Кроме того, солнечный свет находится на пике только в полдень, а не в течение дня, что делает его использование очень неэффективным. В отличие от этого ветряная мельница, которая зависит от энергии ветра, кажется очень эффективной, потому что ветер доступен в течение всего дня и не работает. полагаться на сезонные изменения.

Однако ветряная мельница может работать с наибольшей эффективностью только в том случае, если она установлена ​​или размещена в определенных регионах, например, на больших высотах, у берегов моря или реки и т. Д.

Чтобы самодельный ветряк был наиболее эффективным, его необходимо разместить на крыши дома, чтобы получить максимально возможную скорость ветра, чем выше, тем лучше.

Говорят, что на высоте более 100 метров от земли скорость ветра является максимальной, и он активен круглый год без перерыва, так что это доказывает, что чем выше высота, тем выше эффективность ветра.

Проектирование ветряного генератора

Представленная здесь простая концепция схемы ветряного генератора может быть построена любым любителем для зарядки небольших аккумуляторов в домашних условиях, совершенно бесплатно и с незначительными усилиями.

Можно попробовать более крупные модели таких же устройств для достижения большей выходной мощности, которая может использоваться для питания небольших домов.

Принцип работы

Принцип работы основан на традиционной концепции мотор-генератора, где шпиндель мотора с постоянным магнитом интегрирован с турбиной или пропеллерным механизмом для необходимого использования энергии ветра.

Как видно на приведенной выше диаграмме, используемый гребной винт или конструкция турбины выглядят по-разному. Здесь используется винтовая система S-образной формы, имеющая явное преимущество перед винтом традиционного типа для самолетов.

В этой конструкции вращение турбины не зависит от направления ветра, а реагирует одинаково хорошо и эффективно независимо от того, с какой стороны может течь ветер, это позволяет системе избавиться от сложного рулевого механизма, который обычно используется в обычных ветряные мельницы, чтобы винт самостоятельно регулировал свое переднее положение в соответствии с ветровым потоком.

В показанной концепции двигатель, связанный с турбиной, продолжает вращаться с максимальной эффективностью, независимо от того, с какой стороны или угла может дуть ветер, что позволяет ветряной мельнице быть чрезвычайно эффективной и активной в течение всего года.

Интеграция электронного регулятора напряжения

Электроэнергия, генерируемая вращением катушки двигателя в ответ на крутящий момент от турбины, может использоваться для зарядки аккумулятора или может использоваться для приведения в действие светодиодной лампы или любой желаемой электрической нагрузки в соответствии с предпочтения пользователя.

Однако, поскольку скорость ветра может быть непостоянной и никогда не быть постоянной, может оказаться необходимым включить какую-либо схему стабилизатора на выходе двигателя.

Использование понижающего повышающего преобразователя

Мы можем решить эту проблему, добавив повышающий или понижающий преобразователь в соответствии со спецификациями подключенной нагрузки.

Но если характеристики напряжения вашего двигателя немного выше, чем у нагрузки, и если есть сильный ветер, вы можете исключить задействованную схему повышения и напрямую соединить выход ветряной мельницы с нагрузкой после мостового выпрямителя.

На схеме мы видим, как повышающий преобразователь используется после выпрямления электричества ветряной мельницы через сеть мостового выпрямителя.

Следующее изображение объясняет детали задействованных схем, которые также не такие сложные и могут быть построены с использованием большинства обычных компонентов.

Установка принципиальной схемы

На изображении выше показана простая схема повышающего преобразователя с каскадом регулятора усилителя ошибки обратной связи. Выходной сигнал ветряной мельницы соответствующим образом выпрямляется соответствующей мостовой выпрямительной сетью и подается на схему повышающего выпрямителя на основе IC 555.

Предполагая, что средняя выходная мощность электродвигателя ветряной мельницы составляет около 12 В, можно ожидать, что схема повышения будет повышать это напряжение до 60 В +, однако ступень T2 в схеме спроектирован так, чтобы ограничить это напряжение до указанного стабилизированного выхода.

Стабилитрон на базе T2 определяет уровень регулирования и может быть выбран в соответствии со спецификациями требуемых ограничений нагрузки.

На схеме показан аккумулятор ноутбука, подключенный для зарядки от ветряного генератора, другие типы аккумуляторов также можно заряжать с помощью той же схемы, просто регулируя значение стабилитрона T2.

В качестве альтернативы количество витков индуктора повышающего напряжения также может быть изменено и настроено для получения других диапазонов напряжения, в зависимости от индивидуальных характеристик приложения.

Видео:

На следующем видео показана небольшая ветряная мельница, в которой можно увидеть повышающий преобразователь, присоединенный к двигателю, который преобразует выходную мощность двигателя малой мощности для освещения светодиода мощностью 1 Вт.

Здесь мотор вращается вручную пальцами, поэтому результаты не очень хорошие. Если установка соединена с турбиной, результат может быть намного лучше.

Еще один видеоролик, в котором показан небольшой двигатель с присоединенной коробкой передач, генерирующий достаточно энергии для яркого освещения светодиода мощностью 1 Вт. Этот двигатель может быть оснащен пропеллерами и использоваться в условиях сильного ветра для зарядки литий-ионной батареи или любой другой предпочтительной батареи:

О Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, схематик / Разработчик, производитель печатных плат. Я также являюсь основателем сайта: https: // www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими новаторскими идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть запрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать с ним через комментарии, я буду очень рад помочь!

Научный проект «Модель ветряной мельницы» | Научный проект

Какая конструкция ветряной мельницы самая прочная? Что будет лучше при производстве работ?

• Строительная бумага
• Карточки
• Бумага для принтера
• Соломинки пластиковые
• Строка
• Скрепка
• Лента
• Ножницы
• Клей
• Шампуры деревянные
• Пробойник

1. Вырежьте по квадрату из бумаги каждого типа.
2. Нарисуйте X по диагонали от угла к углу на каждом из них.
3. С помощью дырокола проделайте в центре отверстие, достаточно большое, чтобы через него прошла соломинка.
4. Отрежьте по каждой линии, но остановитесь примерно на полдюйма от центрального отверстия.
5. Поднесите каждый свободный угол вниз до точки остановки разреза, ближе к центру бумаги, и закрепите его с помощью клея. ВНИМАНИЕ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! Это создаст «паруса» для вашей ветряной мельницы.
6. Вставьте соломинку в центр каждой мельницы, она будет служить осью.
7. Вставьте деревянную шпажку через соломинку, чтобы она могла свободно вращаться.
8. К концу соломинки прикрепите к соломке один конец веревки. Другой конец веревки привяжите к скрепке или скотчем.
9. Возьмитесь за концы деревянной шпажки и подуйте на паруса своей модели ветряной мельницы. Что происходит? Какая мельница работает лучше всего и почему?

Нить будет наматываться на солому, когда ветряная мельница будет двигаться, и скрепка будет поднята.Картон, вероятно, даст лучшие паруса, потому что он самый жесткий. У бумаги для принтера самые слабые паруса.

Форма, полученная при складывании углов бумаги в центр, образует парус, от которого у вас перехватит дыхание, когда вы на него дунете. Затем ваше дыхание будет вращать колесо, которое будет вращать ось. Поскольку ось соединена с веревкой и болтающейся скрепкой, она преобразует энергию вашего дыхания, удерживаемую колесом, в полезную работу, скручивая веревку и поднимая скрепку.

Вы также можете построить модель водяного колеса, в которой используется та же концепция колесно-осевой машины, что и ветряная мельница.

• Пластиковая бутылка 2 литра
• Пустая катушка с нитью
• 2 каталожные карточки
• Карандаш
• Лента
• Строка
• Скрепка
• Клей

1. Отрежьте верхнюю часть 2-литровой бутылки содовой в том месте, где она начинает сужаться.
2. Сделайте две прорези примерно 2 дюйма в длину и полдюйма шириной на верхнем крае, прямо напротив друг друга.
3. Вырежьте четыре отверстия около дна бутылки шириной примерно четверть дюйма.
4. Обрежьте учетные карточки так, чтобы у вас было четыре лезвия, равных длине катушки.
5. Сделайте небольшую складку по бокам учетных карточек, чтобы равномерно приклеить лезвия к катушке. Подождите, пока клей полностью высохнет.
6. Проденьте карандаш в отверстие в середине катушки.
7. Привяжите один конец веревки (длиной около 1 фута) к скрепке, а другой конец приклейте к карандашу. Дайте полностью высохнуть.
8. Вставьте каждый конец карандаша в прорези, сделанные вами в верхней части бутылки.
9. Поместите водяное колесо под кран, расположив отверстие над катушкой.
10. Включите кран.

Вода из крана попадет на лопасти и заставит «колесо» вращаться, поднимая веревку и скрепку.

Заявление об ограничении ответственности и меры предосторожности

Education.com предлагает идеи проекта Science Fair для информационных целей. только для целей. Education.com не дает никаких гарантий или заверений относительно идей проектов Science Fair и не несет ответственности за любые убытки или ущерб, прямо или косвенно вызванные использованием вами таких Информация. Получая доступ к идеям проекта Science Fair, вы отказываетесь от отказаться от любых претензий к Education.com, которые возникают из-за этого. Кроме того, ваш доступ к веб-сайту Education.com и идеям проектов Science Fair покрывается Политика конфиденциальности Education.com и Условия использования сайта, которые включают ограничения об ответственности Education.com.

Настоящим дается предупреждение, что не все идеи проекта подходят для всех индивидуально или при любых обстоятельствах. Реализация идеи любого научного проекта должны проводиться только в соответствующих условиях и с соответствующими родительскими или другой надзор.Прочтите и соблюдайте правила техники безопасности всех Материалы, используемые в проекте, являются исключительной ответственностью каждого человека. Для Для получения дополнительной информации обратитесь к справочнику по научной безопасности вашего штата.

Изучение того, что делают и как работают ветряные мельницы

Ветряная мельница — это конструкция, используемая для использования энергии ветра для таких целей, как измельчение зерна, перекачка воды и выработка электроэнергии.

Сила ветра была впервые использована моряками, которые смогли понять подъемную силу и использовать силу ветра через паруса.Эти знания привели к разработке первой ветряной мельницы парусного типа с вертикальной осью, которую древние персы и китайцы использовали для измельчения зерна и перекачивания воды.

Они состояли из лопастей, называемых парусами или лопастями, которые, когда их побуждали повернуться ветром, преобразовывали энергию ветра в энергию вращения, которую можно было использовать.

Ранние европейские ветряные мельницы с системой горизонтальных осей были основой современной технологии ветряных турбин, используемых для производства энергии.

В этой статье мы обсудим историю ветряных мельниц и то, как они достигли современного дизайна, а также то, как они работают.

Ранняя история ветряных мельниц

Нет никаких конкретных доказательств того, кто именно первым изобрел ветряную мельницу, будь то китайцы или персы, это предмет обсуждения. Тем не менее, обе культуры начали использовать эту технологию примерно в одно и то же время для одних и тех же целей.

Некоторые считают, что технология ветряных мельниц была принесена в Северную Европу в результате крестовых походов, однако их конструкция с горизонтальной осью, а не с системой вертикальных осей, делает столь же вероятным, что европейцы открыли свою ветряную мельницу самостоятельно.Первые существующие иллюстрации, датированные 1270 годом нашей эры, показывают чертежи ветряной мельницы типа столбовой мельницы.

Столбовая мельница состояла из четырехлопастной мельницы, установленной на центральной стойке, в которой использовались деревянные зубчатые колеса с зубчатыми венцами, чтобы скрыть движение горизонтального вала до вертикального движения, которое вращало точильный камень. Согласно «Иллюстрированной истории развития ветра», деревянное зубчатое колесо с зубчатым венцом было использовано Витрувием, инженером эпохи Августа, для разработки первого водяного колеса с горизонтальной осью.

Считается, что конструкция башенной мельницы возникла примерно в конце 1300-х годов, причем самой ранней известной иллюстрацией является мельница в Нормандии между 1430 и 1440 годами. Башенная мельница была сделана с наклонными стенками, крышкой, которая могла вращаться, и горизонтальной. ветровая шахта и вертикальные паруса.

Шатровая мельница, разработанная голландцами в 1526 году на основе башенной мельницы, представляет собой вертикальную коническую башню с четырьмя-шестью сторонами, увенчанную крышкой, которая вращается, чтобы поднять паруса по ветру.Халат получил свое название из-за сходства с халатами, которые носили фермеры того времени.

За следующие 500 лет ветряные мельницы получили множество разнообразных применений, помимо перекачивания воды и измельчения зерна, включая орошение, откачку дренажа, распиловку древесины и обработку табака, специй, какао, красок и красителей.

Современные достижения

Мельницы с механической перекачкой воды были впервые разработаны в США в 1854 году. Эти мельницы изначально состояли из четырех деревянных лопастей, а стальные лопасти появились в 1870 году.

В период с 1850 по 1970 год в Соединенных Штатах было установлено более шести миллионов механических ветряных мельниц. В основном они применялись для полива скота и воды для фермерских домов. Очень большие ветряные мельницы использовались для перекачки воды для паровых поездов.

Первая ветряная мельница для выработки электроэнергии была изобретена в 1888 году инженером из Огайо по имени Чарльз Браш. Ветряная мельница могла генерировать до 12 киловатт электроэнергии и представляла собой шестидесятифутовую мельницу с 56-футовым ротором.

В современном обществе ветряные мельницы, используемые для выработки электроэнергии, называются ветряными турбинами.

Рынок ветряных турбин в период с 1973 по 1986 год эволюционировал от диапазона от 1 до 25 киловатт для бытовых и сельскохозяйственных нужд до машин средней мощности в диапазоне от 50 до 600 киловатт для взаимосвязанных приложений ветряных электростанций.

За это время было спроектировано и испытано более 20 различных конструкций, большинство из которых оказались невыполнимыми и неэффективными.

Ветряные турбины эволюционировали от четырехлопастных систем, впервые созданных в Соединенных Штатах, до двухлопастных систем и, наконец, до трехлопастных систем, обычно используемых сегодня в ветряных электростанциях.

Как работают ветряные мельницы

Самые ранние задокументированные ветряные мельницы были системами с вертикальной осью, с вертикальными парусами, сделанными из тростника или дерева, которые были прикреплены горизонтальными распорками к вертикальной шахте с камнем для шлифования. Первой ветряной мельницей, появившейся в Европе, была мельница с горизонтальной осью, с четырехлопастной мельницей, прикрепленной к центральной стойке.

Мельница Мостерта описывает почтовую мельницу как здание, уравновешенное и вращающееся на вертикальной центральной стойке, поддерживаемой в вертикальном положении поперечинами и угловыми поперечинами, на концах которых находятся четыре вертикальных каменных или кирпичных столба.

Мельница состояла из валуна, большого тормозного колеса, расположенного на том же валу, что и паруса, которое передавало мощность на меньшую шестерню. Валкователь разделял вертикальный вал с большим прямозубым колесом, из которого каменная гайка выбивала точильный камень.

Башенная мельница была усовершенствованной почтовой мельницей, имеющей несколько этажей для хранения зерна, удаления соломы, измельчения зерна и жилых помещений для ветряного кузнеца и его семьи.

Самой важной особенностью башенной мельницы была крышка (крыша), которая могла поворачиваться в ответ на изменение характера ветра.В отличие от столбовой мельницы, где вам нужно было перемещать всю конструкцию, чтобы ориентировать мельницу, в башенной мельнице нужно было перемещать только крышку.

Башенная и столбовая мельницы изначально проектировались так, чтобы их можно было вручную ориентировать против ветра, нажимая на рычаг, расположенный на задней части мельницы. В 1745 году Эдмунд Ли изобрел хвост вентилятора ветряной мельницы, который был установлен на задней части мельницы под прямым углом к ​​парусам, автоматически поворачивая крышку, чтобы поднять паруса по ветру.

Шатровые мельницы похожи на башенные мельницы, отличаясь в основном своим внешним видом, в которых шатровые мельницы были восьмиугольными или шестиугольными с шестью-восемью сторонами, а не круглыми.Шатровые мельницы имеют ту же конструкцию вращающегося колпака, что и башенные мельницы, но обычно были намного больше.

Первые механические мельницы, появившиеся в Соединенных Штатах, имели четыре деревянных лезвия, напоминающих лопасти, и большинство из них было снабжено «хвостами», которые ориентировали их против ветра. Однако некоторые из этих механических мельниц были спроектированы для работы по ветру, и они назывались фургонными мельницами.

Некоторые механические мельницы имели регулировку скорости с помощью шарнирных лопастей, которые складывались назад при сильном ветре, уменьшая тягу за счет уменьшения площади захвата ротора.Когда были введены стальные лопасти, им потребовался редуктор для компенсации их высокой скорости, чтобы стандартные поршневые насосы работали с нужной скоростью для правильной работы мельницы.

Трехлопастные турбинные системы, обычно встречающиеся сегодня, работают почти так же, как и оригинальные почтовые мельницы. Ветер вращает две или три лопасти вокруг ротора, который соединен с главным валом, который вращает генератор для выработки электричества.

Ротор, состоящий из лопастей и ступицы, установлен на высоте 100 футов или более над землей, чтобы использовать преимущества более быстрого и менее турбулентного ветра.Ротор прикреплен к системе шага, которая поворачивает лопасти от ветра, чтобы контролировать скорость ротора.

Когда ветер слишком сильный или слишком слабый для выработки электроэнергии, система шага предотвращает вращение ротора.

Система шага соединена с низкоскоростным валом, который вращается со скоростью около 30-60 оборотов в минуту. Низкоскоростной вал соединен с коробкой передач, которая преобразует низкие скорости вращения в высокие скорости вращения 100-1800 об / мин, необходимые генератору, который прикреплен к коробке передач, для выработки электроэнергии.

Сегодняшние турбины также состоят из тормозной системы, которая может механически, электрически или гидравлически останавливать ротор в аварийных ситуациях, и контроллера, который запускает машину при скорости ветра от 6 до 16 миль в час и выключает машину, когда скорость ветра выше. 55 миль в час, чтобы предотвратить повреждение. Анемометр измеряет скорость ветра и передает данные контроллеру.

Электроэнергия затем передается по вышке и преобразуется в то же напряжение, что и в местной энергосистеме.

Заключение

Ветряные мельницы прошли долгий путь с момента их появления, и современные достижения в технологии турбин доказывают, что энергия ветра является экологически чистой заменой ископаемого топлива.

В 21 веке мы начинаем видеть множество достижений в ветроэнергетике, включая безлопастные технологии и генераторы, для которых не требуется редуктор. Но они все еще в младенчестве.

Энергия ветра — одно из лучших решений для удовлетворения растущих мировых потребностей в энергии, поскольку она чиста и не производит токсичных выбросов для выработки электроэнергии, в отличие от ископаемого топлива.

Если у вас есть опыт работы с ветряками и / или современными ветряками, поделитесь им в комментариях.

Ресурсы

Изображение предоставлено: Alter Wolf @ Flickr

Что такое ветряная мельница и как она работает?

До недавнего времени у людей оставалось только визуальное представление о том, что такое ветряная мельница, часто ассоциируясь с прошлым, особенно до промышленной революции. Сегодня, если хотите, круг замкнулся, и сейчас во всем мире растет спрос на большие, технологически продвинутые ветряные мельницы.Термин энергия ветра или энергия ветра описывает процесс, посредством которого ветряные турбины преобразуют кинетическую энергию ветра в электрическую энергию с помощью генератора.

Это вводное руководство призвано описать устройство в терминах непрофессионала, а также обрисовать, как они работают, для чего они предназначались изначально, а также для целей, для которых они используются сегодня. Начнем с краткого определения того, что такое ветряная мельница.

• Первоначально это было сооружение с парусами, очень похожее на те, что на доиндустриальных судах, и первоначально оно использовалось для производства муки из кукурузы.Для этого ветер должен был заставить паруса повернуться. Изначально они были построены мастерами.
• Словарное определение объясняет это таким образом; это машина, приводимая в движение ветром от горизонтальной шахты, простирающейся на паруса. Ветряные мельницы, которые используются до сих пор, в основном в тех частях мира, которые традиционно полагались на них, работают от электричества или воды.
• Словарь разъясняет это определение далее, связывая его с техникой физических упражнений человека, которая воспроизводит символику и движение оригинальной ветряной мельницы.Он также известен своей символикой в ​​классике Сервантеса «Дон Кихот». Это определение напоминает читателям, что первоначальная мельница также использовалась для перекачивания воды и выработки электроэнергии.
• Говоря современным языком, передовая ветряная мельница работает всего с тремя лопастями, в основном для выработки устойчивых источников электричества и энергии. Сегодня эти ветряные мельницы также называют ветряными турбинами.
• Согласно Википедии: «Ветряная мельница — это мельница, которая преобразует энергию ветра в энергию вращения с помощью лопастей, называемых парусами или лопастями.”

Больше от энергии ветра:

Ветряные мельницы с фиксированной скоростью работают на одной скорости независимо от скорости ветра и используют коробку передач (коробка передач имеет шестерни, которые преобразуют медленную скорость вращающихся лопастей в более высокоскоростное вращательное движение. ) для выработки электроэнергии с правильной частотой для сети, в то время как ветряные мельницы с регулируемой скоростью ускоряются вверх и вниз по мере того, как ветер ускоряется вверх и вниз

Как работает ветряная мельница?

Ветры возникают из-за неравномерного нагрева атмосферы солнцем, вращения Земли и неровностей земной поверхности.Характер ветрового потока различается от места к месту и изменяется в зависимости от водоемов, растительности и рельефа местности. В следующем разделе кратко, но точно объясняется, как работают ветряные мельницы. Получив более обширную информацию, читатели узнают, что понимание технических процессов, инициированных в ветряных турбинах, будет легким, потому что способ работы ветряных мельниц соответствует простому процессу. Здесь мы по-прежнему полагаемся на условия непрофессионала.

• При создании современных ветряных турбин было опробовано несколько различных вариантов.Сегодня универсальный принцип механизации состоит в том, чтобы управлять турбиной с помощью всего трех лопастей, размещенных вокруг ротора, соединенного с валом. Обратите внимание, что было испробовано несколько вариантов: два лезвия и даже одно лезвие. Но лучше всего работают три лезвия.
• Как видно из названия, единственным источником энергии ветряной мельницы является ветер. Ветер вращает лопасти, которые вращают вал, в свою очередь, побуждают генератор производить электричество. Эти лопасти подключены к генератору, иногда через редуктор, а иногда напрямую.В обоих случаях генератор преобразует механическую энергию в электрическую. Интересно, что большинство современных турбин вращаются по часовой стрелке. В зависимости от скорости ветра большинство современных турбин могут работать со скоростью от четырех метров в секунду до 15 м / с.
• Многие сторонники «зеленой» энергии и НПО описывают процесс создания ветрогенераторов более кратко, тесно соотнося его с инициативами в области экологической устойчивости.
• Как только лопасти турбины поворачивают вал, расположенный внутри коробки, расположенной наверху турбины, включается режим коробки передач и передается более скоростное вращение.Затем трансформатор внутри турбины преобразует электричество в напряжение, подходящее для распределения в национальную сеть.

Основное назначение современной ветряной турбины

К настоящему времени большинство читателей знают, что основная цель современных ветряных мельниц (турбин) — производить электричество из ветра с минимальным воздействием на окружающую среду. Следующие несколько примечаний просто подчеркивают эту устойчивую инициативу. Однако минимальное воздействие на окружающую среду вызывает споры. Об этом тоже кратко упомянем.

• Вне зависимости от того, находятся ли они в сельской или городской местности, часто люди, находящиеся на самом низком социально-экономическом уровне, ежедневно сталкиваются с тем, чтобы смотреть на эти гегемонистские структуры. Кроме того, любители природы продолжают высказывать законные опасения по поводу того, как эти турбины влияют на миграцию видов птиц.
• Как уже упоминалось, основная функция ветряной турбины — использовать энергию ветра и преобразовывать ее в полезную (возобновляемую) энергию. В меньшем масштабе домашние пользователи могут установить свою собственную турбину и производить собственную энергию за небольшую плату или бесплатно.
• Как возобновляемая энергия, она может воспроизводиться непрерывно, пока не будет достаточно энергии для питания определенных участков. Он также продвигается как чистый источник энергии и, хотя еще не получил широкого распространения, он идеален для наименее развитых стран мира в качестве доступного источника производства электроэнергии.
• Что наиболее важно, турбина в значительной степени способствует снижению расхода ископаемого топлива. Само собой разумеется, что чем больше стран их используют, тем больше сокращается использование ископаемого топлива, поскольку доказано, что оно является надежным источником энергии.

Знаменитая голландская ветряная мельница

Ранее мы упоминали, что ветряная мельница является частью традиционного национального метода производства электроэнергии. Большинство людей сегодня все еще ассоциируют ветряную мельницу как голландский символ и признают ее частью богатой истории и культурного наследия этой провинции.

Примечательно, что когда мы говорим о голландцах, мы относим их к Голландии, федеральной провинции страны-члена Европейского Союза, Нидерланды. Вот лишь несколько кратких интересных фактов о голландской ветряной мельнице.

• Более тысячи ветряных мельниц, расположенных по всей провинции, являются визитной карточкой Голландии.
• Первая ветряная мельница была построена примерно в середине восемнадцатого века в ответ на необходимость осушить польдер Киндердейк и окружающие польдеры. Нидерланды, расположенные на суше ниже уровня моря, являются одной из самых уязвимых стран в плане повышения уровня моря.
• На протяжении всей голландской истории ветряные мельницы использовались для самых разных целей, но самым известным остается сложный процесс откачки воды из низменностей в близлежащие реки.

Основные компоненты ветряной мельницы

Чтобы понять, как работает современная ветряная турбина, мы также можем взглянуть на некоторые из ее основных компонентов и для чего они используются. Вот лишь некоторые особенности ветряной турбины.

• Лопасти — Мы должны упомянуть этот аппарат еще раз, потому что это самая узнаваемая и самая важная особенность ветряной турбины. Еще одна функция лопасти, о которой стоит упомянуть, заключается в том, что она контролирует скорость ротора, чтобы предотвратить его вращение при слишком сильном или слабом ветре.
• Ротор — Продолжая с первого пункта, это технический термин для всей ступицы. Он также известен как пропеллер.
• Анемометр — Эта важная функция измеряет скорость ветра и передает записанные данные на контроллер.
• Башня — это еще одна узнаваемая особенность ветряка. Башни современных турбин сделаны из стали и бетона.

Положительное влияние ветряной турбины

Наконец, необходимо подчеркнуть важность ветряных турбин в том, что касается экологической устойчивости и как быстрого, но очень эффективного ответа на глобальное потепление и изменение климата.

Экспоненциальные выгоды не только критичны, но и очевидны там, где ветряные турбины используются все чаще, в основном в развитых и развивающихся странах. Чтобы завершить это руководство по ветряным мельницам и их естественным преемникам, ветряным турбинам, мы выделим некоторые положительные эффекты, которые они оказывают на человечество и окружающую среду.

• Больше никаких парниковых газов — турбины не выделяют углекислый газ.
• Электроэнергия бесплатна — в настоящее время ни одно государственное учреждение не может регулировать ветер. Таким образом, они не могут взимать плату с тех, кто предпочитает использовать его в качестве альтернативного источника жизнеобеспечивающей и спасающей жизни энергии.
• Универсальность. В некоторых регионах бытует мнение, что единственные современные ветряные турбины, которые вы, вероятно, увидите, — это гигантские чудовища, парящие над вашим домом. Это не так, потому что сегодня для вас производятся небольшие ветряные турбины, достаточно маленькие и прекрасно оборудованные. Все, что вам нужно сделать, это поговорить с фермерами, которые уже используют индивидуальные турбины для своих сельскохозяйственных нужд.

Положительно говоря, это могло быть вихревым туром по процессам, целям, особенностям и справедливым причинам, наряду с некоторыми историческими анекдотами о древних ветряных мельницах и современном эквиваленте ветряной турбины.Основная цель здесь заключалась также в том, чтобы стимулировать повышение осведомленности и интереса к этому важному объекту наследия человечества на будущее.

Изображение предоставлено: photophilde, Susana Fernandez

Настоящий защитник окружающей среды наизусть ❤️. Основанная компания Conserve Energy Future с единственным девизом — предоставлять полезную информацию, связанную с нашей быстро разрушающейся окружающей средой. Если вы твердо не верите в идею Илона Маска сделать Марс еще одной обитаемой планетой, помните, что на самом деле во всей этой вселенной нет «Планеты Б».

Содержимое справочной библиотеки

Aermotor Bell Hub, все модели с открытым зацеплением / насосом, редукторная мощность, 602, 702 и 802 Мельница и башня в сборе Инструкции Руководство по обслуживанию и устранению неисправностей Торговые каталоги и торговая литература Схемы деталей и Списки Литература по насосам Воздух King Описательная схема Список деталей и схема Инструкции по сборке Alston, Aqua, Direct Acting, Dot, Двойная шестерня, безредукторная и планетарная передача Торговые каталоги и торговая литература Схемы и списки деталей Описание регулятора Althouse-Wheeler, Steel Giant, Bobtail Raymond, Pipe Raymond, Waupon Vaneless, Run in Oil Giant, Steel Chief Торговые каталоги Торговая литература и диаграммы Список деталей и схемы Инструкции по сборке Американский Хорошо работает, забег, розетка, галв.Турбина, Power Mill, Railway W.E. Каталоги продаж Торговая литература и схемы Диаграммы насосов Чепмена Appleton-Goodhue Каталог продаж и торговая литература Инструкции по монтажу Схемы и списки мельниц и башен Axtell Standard, Railroad, Ever-Oiled Model A, B Описательные схемы Детали Список и схемы Baker Monitor Vaneless A, D, E, J, K, L, M, S, T&X, Самостоятельная смазка, Hambone, Серия Вт, стальная мощность, поворотная шестерня, Мощность ножной передачи и Регулятор монитора Инструкции по сборке мельницы и башни Продажи Каталоги и торговая литература Схемы и списки деталей Башенные диаграммы И технические характеристики Beatty Pumper Продажи Каталог и торговая литература Схема в разрезе Breyer Bros., Озарк, Белл, Раймонд, Кинг Продажи Каталоги и торговая литература Схемы деталей и Списки Tower Descriptive Guide Butler Single Gear, Improved, Double Gear, Oilomatic & Defiance Диаграммы и Торговая литература Список деталей и схемы Сборка и монтаж башни Инструкции Описательные руководства Challenge Co., Бесфланцевый, Баннер, одинарный и двойной заголовок Power, Daisy, OK, Dandy, Sectional, Internal Gear, Wood Direct Stroke, Steel Прямой ход, модели № 24, 25, 26, 27 Каталоги продаж и торговая литература Схемы и списки деталей мельницы и башни Инструкции по сборке и монтажу Схемы и описание насосов Chandler Co. Продажа насосов Каталоги и торговая литература Списки запчастей A. J. Corcoran Продажи Каталоги и торговая литература Схемы мельниц, башен и сельскохозяйственных машин Currie Open Gear & Oil-Bath Торговые каталоги и торговая литература Схемы и списки деталей Денди, насос, прямой ход, Электропитание, ирригатор Торговые каталоги и торговая литература Детали Диаграммы и списки Дэвид Брэдли Чемпион и серия 802 «W» Mill И инструкции по сборке башни Торговые каталоги и торговая литература Детали Диаграммы и списки Decorah Диаграмма продаж И торговая литература Deming Co. Каталоги и торговля насосами Литература Списки запчастей Сплошное колесо Dempster, сталь, улучшенное качество, Queen Beatrice, Arrow, Irrigator, Модели # 1, 2, 3, 4, 7, 8, 9, 10, 11, Ранний 12, 12A, 12B, 14, 15, 16, домкраты насоса Инструкции по сборке мельницы и башни Maitanence & Care Guide Торговые каталоги и торговая литература Схемы и списки деталей мельницы и башни Литература по насосам и цилиндрам И диаграммы Технические характеристики деревянного здания Tower Dempster of Des Moines, ИА «БОСС», Capital Vaneless & Steel Каталог продаж Торговая литература Схема и перечень деталей Двойной Power Mill Co. Торговые каталоги и торговая литература Дуплекс Производитель: Vaneless, Improved, Superior, Direct Stroke, Power Mills, Hyatt, «упакованный в смазку», Эндрю A & B Торговые каталоги и торговая литература Схемы деталей И списки Описания градирни и насосов и списки деталей Eclipse Стандартный, улучшенный, железнодорожный, Type P & Steel, Hustler, Junior Каталоги продаж И торговая литература Схемы и списки деталей Elgin Centennial, # 2, Tip Top, Hummer L, Wonder A & B, New Elgin R, Power Mill Продажи Каталоги и торговая литература Схемы и списки деталей Башня Guide Eureka Торговая литература и диаграммы 82 82 , WG и модели 33, 37, 38, 40, 45, Power Мельница Торговые каталоги и торговая литература Схемы деталей И списки Инструкции по монтажу Литература по насосам Fairbury Models 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 Series, 8, 33 и регулятор ветряной мельницы Торговые каталоги и торговая литература Мельница Схемы и списки деталей башни и мельницы Литература по сборке мельницы и башни Насос Литература F.E. Myers Каталоги продаж насосов и торговая литература Списки запчастей FIASA Диаграмма продаж & Торговая литература Список деталей и схемы Flint & Walling Leader, Original Star, Steel и Models 7, 9, 12, 13, 15, 24, 26, 37 и ветряная мельница Регулятор Инструкции по сборке мельницы и башни Продажи Каталоги и торговая литература Схемы и списки деталей Инструкции по монтажу Литература по насосам Fortescues, Economy Trade Литература и схемы Схема в разрезе Freeman & Sons, Стальной ирригатор, Машинка для стрижки с открытой шестерней, Улучшенная машинка для стрижки, Двойная шестерня, Reliant Globe Implement Co., New Globe Goold, Shapley & Muir Co., Brantford Self-Oiling & Ideal Single Gear Торговые каталоги и торговая литература Схема в разрезе Описательное руководство для башни Описательное руководство для регулятора Halladay Standard, редукторная электростанция Описательная схема Схема и список деталей Торговая литература Heller-Aller, Модели серии Run In Oil 3, 5, 6.5, 8, 10, 12, 25, 27, 28, Матрос и Pirate Open Back-Geared, Baker Open Direct Stroke, Baker JR., Napoleon Power Продажи Каталоги и торговая литература Схемы и списки деталей Tower Assembley Руководство и список деталей Схемы насосов Самодельные ветряные мельницы 1903 Винтажная описательная статья со схемами Horicon Описательная схема Торговля Litereature Humphreys Pumps Литература и схемы насосов Списки деталей Ideal Steel Back-Gear Ирригатор, Фрипорт, мл., Регулятор мощности и ветряной мельницы Детали Диаграммы и списки Немецкая торговая брошюра IXL Продажи Каталоги и торговая литература Схемы и списки деталей Kalamazoo Tank & Silo Co., Manvel, Kalamazoo Steel Back Geared Торговля Литература и схемы Kenwood Steel Pumping, Steel Задний редуктор, деревянное твердое колесо, силовая мельница Торговые каталоги и торговая литература Описательное руководство для башни Список деталей и схемы Деревянное колесо ведущей оси Defender, Buckeye, Iron Turbine Продажи Каталоги и торговая литература Схемы и списки деталей Tower Assembley Руководство и список деталей Схемы насосов Мод S Назад Редукторный, с прямым ходом и силовая мельница Диаграмма продаж и торговля Литература Список деталей и схемы May Bros., New May, Little Giant Торговые каталоги и торговая литература Mill, Диаграммы башенного и сельскохозяйственного оборудования Metters K, Nu Oil, Yellowtail Тип M Mishler Windmill Co. Сборка Инструкции и схемы A.Ю. Макдональд Продажи Каталоги и торговая литература Схемы и списки деталей Monitor Mfg. Co., Monitor Wind Engine Диаграмма продаж & Торговая литература Схема деталей Монтаж Инструкции New Era, Direct Stroke, Back-Gear O.K. Solid Wheel Ontario Wind Engine & Pump Co., Toronto, Airmotor Pumping, Power Mill Торговые каталоги и торговая литература Детали Список и диаграммы Литература для башни Литература по насосам Приход Диаграмма продаж & Торговая литература Список деталей и схемы Peerless, Двойная шестерня Колесо Perkins из цельного дерева, складывающееся колесо, силовое, со стальным задним редуктором и прямым ходом, Emperor Редуктор и прямой ход Диаграмма продаж и торговая литература Список деталей и схемы Описательные руководства Монтаж Направляющие для мельниц и башен Peters Pump Co. Насос Литература и схемы Списки запчастей Pioneer Инструкции и схемы по сборке Plattner-Yale, Bristol # 2, 3 Описательная схема Детали Схема и список Торговая литература Red Cross Back Gear, Steel Direct Stroke и Wood Direct Ход, силовая мельница Схемы и списки деталей Двигатель Диаграммы поперечного сечения Торговый каталог и описательные руководства Монтаж башни Руководство и список деталей Описание насоса и список деталей Red Jacket Co. Каталоги по продаже насосов и торговая литература Списки запчастей Rex Windmill Co., Direct Stroke, JR., Double Gear, Triple Gear Продажи Каталоги и торговая литература Схемы деталей и Списки Список деталей башни Насос Диаграммы Sedgwick Bros., Рассел Ветровой двигатель Торговые каталоги и торговая литература Схемы деталей Башня Описательная литература Насос Описательная литература Модели Южного Креста Z и улучшенная Z, Seneschal, Climax Торговое описание и схемы Детали Список и схемы Схема монтажа двигателя Сборка, монтаж и техническое обслуживание Направляющая Описательное руководство по башне Stover / Samson Steel, Ideal, Freeport, Jr., M, S, W и регулятор расхода воздуха и ветряная мельница Mill И инструкции по сборке башни Торговые каталоги и торговая литература Детали Схемы и списки Инструкции по монтажу Standard Manufacturing Co., Steel Standard Trade Описание и схемы Храмовый насос Co., Diamond, Tucker Каталоги продаж и Торговая литература Описательная литература для башни Описание насоса Trahern Каталог продаж и торговая литература Насос Литература U.S.W.E. Halladay, Solid Wheel, Стандарт без лопастей, Модели A, B, E, F, M, Ace, Gem, Comet, Opal Каталоги продаж и торговля Литература Схемы и списки деталей Описательные руководства для башни Насос Диаграммы и литература Waupon, Steel Giant, Steel Chief, Pipe Raymond, Waupon Vaneless Торговые каталоги Торговая литература и диаграммы Список запчастей и Схемы Инструкции по сборке Ward-Love Насос Литература Списки деталей и схемы Western Land Roller Co., Безредукторный редуктор Диаграмма продаж и Торговая литература Woodmanse Steel, Mogul, Direct Stroke, Wood, Масляная ванна серий J, G, E, и Airmaster Мельница И инструкции по сборке башни Торговые каталоги и торговая литература Детали Схемы и списки И.X. L. Фэрбери Нажмите здесь, чтобы посетить наш магазин на eBay и купить эти товары. alexxlab Разное Что такое фанкойл: как устроен, виды и принцип работы alexxlab 17.01.2022 0 Разное Направляющие для теплого пола: Шина для укладки тёплого пола 0,5 м пластик alexxlab 15.01.2022 0 Разное Вывоз холодильников на утилизацию бесплатно: О компании «Утилизатор 24» alexxlab 14.01.2022 0 Разное Рейтинг полотенцесушителей: 12 Лучших Полотенцесушителей – Рейтинг 2021 года alexxlab 13.01.2022 0 Разное Как лучше отапливать гараж: самый экономный способ из всех вариантов alexxlab 13.01.2022 0 Разное Коробки для электропроводки: Купить Распределительные и монтажные коробки по выгодной цене в Санкт-Петербурге alexxlab 12.01.2022 0 Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт