Лопасти для ветряка из жести: Лопасти для ветрогенератора своими руками

Походный ветряк — вторая часть

Сначала были испытаны лопасти из трубы, они показали неплохие результаты на ветре 5-7м/с , но они очень плохо стартуют, и сильно раскручивают ветрогенератор на порывах ветра.При этом генератор даёт сильное напряжение до 25 вольт, что не очень хорошо для питания и зарядки электроники напрямую. Сила тока из-за особенностей данного генератора не поднимается выше 500мА.

Далее я установил три обрезанных лопасти, которые применял при первом тесте, они неплохо крутятся при ветре 4-7м/с, и стали набирать больше оборотов, чем когда были не обрезаны, также они стали намного хуже стартовать и стали периодически останавливаться когда ветер стихал до 2-3м/с.

Хотя они работали лучше чем лопасти узкие из трубы, но намного хуже чем когда были необрезанными. Казалось бы, такие широкие лопасти длинной 80см. обрезаны всего на 20см, вроде должны почти так-же работать, но такое ощущение что они стали в 2 раза меньше , хотя по площади они уменьшились на 25%, всё это из-за того, что уменьшился «рычаг» -длинна лопасти и давление ветра на неё в верхней части, а как известно чем длиннее рычаг тем легче что-то двигать.

Узкие лопасти из трубы по площади в два раза меньше чем широкие лопасти из жести необрезанные на 20см. и поэтому почти не работают на слабом ветру, а только на среднем и сильном ветре.(ветер:слабый 1-3м/с,средний 4-7м/с, сильный 8-12м/с)

На этом фото обрезанные широкие лопасти

Лопасти из пластиковой 110-й трубы.

Далее я сделаю точно такие-же лопасти как в первом тесте из алюминия.Из пластика и труб ПВХ делать не хочу, так как они не слишком надёжны и их можно сломать, что в походных условиях равносильно «смерти» ветрогенератора. Лучше всё сделать из металла и с некоторым запасом прочности и надёжности. В первом тесте лопасти, хвост сделаны из оцинкованной жести, они сильно увеличивают вес ветряка (3,8кг.), поэтому надо для уменьшения веса применить все части ветряка из алюминия.

В последующих испытаниях, при применении пластмассовых частей вес ветряка заметно упал, при применении лопастей из ПВХ и вместо хвостовой алюминиевой балки трубку из ПВХ, и всего одной жестяной половинки хвоста вес ветряка составил 2,3кг, если бы и хвост был из пластмассы , то вес бы укладывался в 2кг.

Так-же можно уменьшить вес и других частей, поворотной оси и крепления, на которое прикручиваются все детали ветрогенератора (основа), в этом случае вес ветрогенератора можно сократить до 1,5 кг., но это значительно отразится на надёжности и эффективности ветрогенератора, а это большой минус, лучше пусть будет большой вес,но надёжность и эффективность, чем лёгенькая, хрупкая и бесполезная вещь.

Конечно при наличие возможностей можно сделать и заказать изготовление отдельных частей ветрогенератора с учётом минимального веса и надёжности, но это наверно неоправданно, так как например если лопасти сделать из стеклопластика, то они будут прочные и супер лёгкие, но если их всё-таки сломать, то они не ремонтопригодны в походных условиях, а металл лишь погнётся что легко выпрямляется, тоже самое и о других частях. Самое главное в полевых условиях это надёжность и ремонтопригодность.

О деталях и узлах мини ветрогенератора

Если вы будете делать подобный ветрогенератор с генератором из динамо втулки, то опишу подробнее детали ветряка. Первое это лопасти,для ветряка нужно нужно 3 лопасти, можно изготовить из листа жести или алюминиевого листа, оптимальные размеры: длинна 80 см, средняя ширина 12см., перекос ширины 10см на 15см, широкой частью лопасти прикручивать к генератору, для жёсткости можно завернуть краешек лопасти, и просверлить отверстия под болтики.

Второе- диск для крепления лопастей, внутренний диаметр исходя из модели динамо втулки, внешний диаметр -диск равносторонний треугольник, стороны по 18см.Диск можно изготовить и круглый ,если под большее количество лопастей. Я изготовил из фанеры, в принципе надёжно, но желательно из металла, алюминия чтобы полегче. Третье это уголок, на который прикручиваются все части ветрогенератора, я ипользовал мощный уголок для крепления деревянных брусков. Так-же можно вместо этого уголка использовать алюминиевый профиль или уголок, только не маленький,а длинной 70см, чтобы использовать его как балку, на которую и прикручивать все части ветряка.

Четвёртое-поворотная ось, я сделал из велосипедной передней втулки и на ней собрал щёточный узел, чтобы провод от генератора не перекручивался. В принципе ось хорошо подходит, только сложности при изготовлении вызывает щёточный узел,но если не хотите его делать, то вам нужна полая ось, чтобы провод пропустить через неё. Пятое это хвост ветряка, хвост также лучше сделать из алюминия, а у меня из оцинкованной жести, жесть тяжёлая и сильно «играет» на ветру. Хвост состоит из двух половинок, чтобы помещаться в сумки и рюкзаки, но из-за этого он слабый и гремит, чтобы не гремел, его надо усилить поперечной жёсткой пластинкой, которую прикручивать вместе с половинками на болтики. Размеры 35см. на 65см.поделённые на две половинки.

О суточном расходе электроэнергии

Для освещения я буду использовать светодиоды,энергопотребление- основной на 5 ватт/ч, и светильник 1 ватт/ч. Первый будет светить в среднем по 4 часа в сутки, и второй примерно так-же, это в сумме от 20 до 30 ватт энергии на освещение.Радио, его потребление 0,3-0,5 ватт/ч, работать будет часов 5 , это 2 ватта в сутки.Зарядка мобильного телефона- не каждый день , на зарядку 5 ватт. Зарядка двух фонарей — не каждый день 10 ватт.Для накопления энергии будет использоваться аккумулятор на 6 вольт 7-12 А/ч.При зарядке и питании и зарядке девайсов я не буду применять ни стабилизаторов ни другой дополнительной электроники, так как светодиоды будут питаться от напряжения 6-7 вольт, радио тоже от 6 вольт, и телефон тоже будет заряжаться от 6 вольт.

А зарядку буферного аккумулятора напрямую через диодный мост от ветряка без контроллера, так как среднее напряжение вырабатываемое ветряком 8-11 вольт, и ток до 500мА, таким слабым током никак не испортить такой большой аккумулятор на 7-12А/ч, и параметры тока для зарядки от ветрогенератора в пределах нормы.По поводу надёжности всей ветроустановки. Срок эксплуатации ветрогенератора ограничивается только естественным старением.С годами могут окислица и сгнить щётки поворотной оси, но это не за пару лет, а гораздо больше, так-же внешняя проводка из-за влажности может сгнить, изоляция провода высохнуть и потрескаться.

Подшипники генератора практически вечны, так как рассчитаны на велосипедные нагрузки , а здесь только нагрузка ветра. Так-же срок эксплуатации аккумулятора около 5 лет.Значит как минимум на 5 лет проблем с электро обеспечением не будет, а если купить хороший аккумулятор то и более 10-ти лет можно ни о чём не беспокоится, но конечно случайности не в счёт, ведь может и мачту с ветряком сдуть и его части поломаются, и аккумулятор можно перемкнуть и его клеммы сплавятся и др.На этом в вопросе электро обеспечения поставлена точка. Вопросы и предложения вы можете оставить на стене и на форуме.

Продолжение темы:
Самая первая статья — Выбор генератора и характеристики динамо-втулки
Начало — Ветряк в теории и испытание генератора
Вторая часть- Фото и характеристики мини ветряка
Изготовление — Щеточный узел поворотной оси
Изготовление — Щеточный узел часть 2
Изготовление лопастей — Лопасти из ПВХ трубы
Заключительная статья — Вывод и характеристики ветрогенератора
Заключительная статья часть 2- Видео испытания и данные по ветряку

примеры самостоятельного изготовления лопастей для ветряка © Геостарт

Рубрика:

Экология

Как соорудить лопасти для ветрогенератора своими руками: примеры самостоятельного изготовления лопастей для ветряка

Использование альтернативных источников энергии – один из основных трендов нашего времени. Чистая и доступная энергия ветра может преобразовываться в электричество даже у вас дома, если построить ветряк и соединить его с генератором.

Соорудить лопасти для ветрогенератора своими руками можно из обычных материалов, не используя специального оборудования. Мы расскажем, какая форма лопастей эффективнее, и поможем подобрать подходящий чертеж для ветровой электростанции.

Как работает простой ветрогенератор?

Ветрогенератор – прибор, позволяющий преобразовывать энергию ветра в электричество.

Принцип работы его заключается в том, что ветер вращает лопасти, приводит в движение вал, по которому вращение поступает на генератор через редуктор, увеличивающий скорость.

Работа ветряной электростанции оценивается по КИЭВ — коэффициенту использования энергии ветра. Когда ветроколесо вращается быстро, оно взаимодействует с большим количеством ветра, а значит забирает у него большее количество энергии

Подразделяют две основные разновидности ветряных генераторов:

• ветрикальные ;
• горизонтальные.

Вертикально ориентированные модели построены так, чтобы ось пропеллера была расположена перпендикулярно земле. Таким образом, любое перемещение воздушных масс, независимо от направления, приводит конструкцию в движение.

Такая универсальность является плюсом данного типа ветряков, но они проигрывают горизонтальным моделям по производительности и эффективности работы

Горизонтальный ветрогенератор напоминает флюгер. Чтобы лопасти вращались, конструкция должна быть повернута в нужную сторону, в зависимости от направления движения воздуха.

Для контроля и улавливания изменений направления ветра устанавливают специальные приборы. КПД при таком расположении винта значительно выше, чем при вертикальной ориентации. В бытовом применении рациональней использовать ветрогенераторы этого типа.

Какая форма лопасти является оптимальной?

Один из главных элементов ветрогенератора – комплект лопастей.

Существует ряд факторов, связанных с этими деталями, которые сказываются на эффективности ветряка:

• вес;
• размер;
• форма;
• материал;
• количество.

Если вы решили сконструировать лопасти для самодельного ветряка, обязательно нужно учитывать все эти параметры. Некоторые полагают, что чем больше крыльев на винте генератора, тем больше энергии ветра можно получить. Другими словами, чем больше, тем лучше.

Однако это далеко не так. Каждая отдельная часть движется, преодолевая сопротивление воздуха. Таким образом, большое количество лопастей на винте требует большей силы ветра для совершения одного оборота.

Форма имеет большое значение. От нее зависит скорость движения винта. Плохое обтекание становится причиной возникновения вихрей, которые тормозят ветроколесо

Самым эффективным является однолопастной ветрогенератор. Но построить и сбалансировать его своими руками очень сложно. Конструкция получается ненадежная, хоть и с высоким коэффициентом полезного действия. По опыту многих пользователей и производителей ветряков, самой оптимальной моделью является трехлопастная.

Вес лопасти зависит от ее размера и материала, из которого она будет изготовлена. Размер нужно подбирать тщательно, руководствуясь формулами для расчетов. Кромки лучше обрабатывать так, чтобы с одной стороны имелось закругление, а противоположная сторона была острой

Правильно подобранная форма лопасти для ветрогенератора является фундаментом его хорошей работы.

Для домашнего изготовления подходят такие варианты:

• парусного типа;
• крыльчатого типа.

Лопасти парусного типа представляют собой простые широкие полосы, как на ветряной мельнице. Эта модель наиболее очевидна и проста в изготовлении. Однако ее КПД настолько мал, что эта форма практически не применяется в современных ветрогенераторах. Коэффициент полезного действия в данном случае составляет около 10-12%.

Гораздо более эффективная форма – лопасти крыльчатого профиля. Здесь задействованы принципы аэродинамики, которые поднимают в воздух огромные самолеты. Винт такой формы легче приводится в движение и вращается быстрее. Обтекание воздухом значительно сокращает сопротивление, которое встречает на своем пути ветряк.

Правильный профиль должен напоминать крыло самолета. С одной стороны лопасть имеет утолщение, а с другой — пологий спуск. Воздушные массы обтекают деталь такой формы очень плавно

КПД этой модели достигает значения 30-35%. Хорошая новость заключается в том, что построить крыльчатую лопасть можно и своими руками с применением минимума инструментов. Все основные расчеты и чертежи можно легко адаптировать под свой ветряк и пользоваться бесплатной и чистой энергией ветра без ограничений.

Из чего делают лопасти в домашних условиях?

Материалы, которые подойдут для строительства ветрогенератора – это, прежде всего, пластик, легкие металлы, древесина и современное решение – стеклоткань. Главный вопрос заключается в том, сколько труда и времени вы готовы потратить на изготовление ветряка.

Канализационные трубы из поливинилхлорида

Самый популярный и широко распространенный материал для изготовления пластиковых лопастей для ветрогенератора является обыкновенная канализационная ПВХ-труба. Для большинства домашних генераторов с диаметром винта до 2 м хватит трубы 160 мм.

К преимуществам такого метода относят:

• невысокую цену;
• доступность в любом регионе;
• простоту работы;
• большое количество схем и чертежей в интернете, большой опыт использования.

Трубы бывают разными. Это известно не только тем, кто изготавливает самодельные ветряные электростанции, но всем, кто сталкивался с монтажом канализации или водопровода. Они отличаются по толщине, составу, производителю. Труба стоит недорого, поэтому не нужно пытаться еще больше удешевить свой ветряк, экономя на ПВХ-трубах.

Некачественный материал пластиковых труб может привести к тому, что лопасти треснут при первом же испытании и вся работа будет проделана впустую

Сначала нужно определиться с лекалом. Вариантов существует много, каждая форма имеет свои недостатки и преимущества. Возможно, имеет смысл сначала поэкспериментировать, прежде чем вырезать итоговый вариант.

Поскольку цена на трубы невысокая, а найти их можно в любом строительном магазине, этот материал отлично подойдет для первых шагов в моделировании лопастей. Если что-то пойдет не так, всегда можно купить еще одну трубу и попробовать сначала, кошелек от таких экспериментов не сильно пострадает.

Опытные пользователи энергии ветра заметили, что для изготовления лопастей для ветрогенератора лучше использовать оранжевые, а не серые трубы. Они лучше держат форму, не изгибаются после формирования крыла и дольше служат

Конструкторы-любители предпочитают ПВХ, так как во время испытаний сломанную лопасть можно заменить на новую, изготовленную за 15 минут прямо на месте при наличии подходящего лекала. Просто и быстро, а главное – доступно.

Фото-инструкция по изготовлению лопастей ветряка из полимерных труб поможет наглядно освоить шаги и последовательность процесса:

Все подготовительные шаги выполнены, теперь лопасти надо присоединить к вращающейся вслед за ветром детали:

Алюминий — тонкий, легкий и дорогой

Алюминий – легкий и прочный металл. Его традиционно используют для изготовления лопастей для ветрогенераторов. Благодаря небольшому весу, если придать пластине нужную форму, аэродинамические свойства винта будут на высоте.

Основные нагрузки, которые испытывает ветряк во время вращения, направлены на изгиб и разрыв лопасти. Если пластик при такой работе быстро даст трещину и выйдет из строя, рассчитывать на алюминиевый винт можно гораздо дольше.

Однако если сравнивать алюминий и ПВХ-трубы, металлические пластины все равно будут тяжелее. При высокой скорости вращения велик риск повредить не саму лопасть, а винт в месте крепления

Еще один минус деталей из алюминия – сложность изготовления. Если ПВХ-труба имеет изгиб, который будет использован для придания аэродинамических свойств лопасти, то алюминий, как правило, берется в виде листа.

После вырезания детали по лекалу, что само по себе гораздо сложнее, чем работа с пластиком, полученную заготовку еще нужно будет прокатать и придать ей правильный изгиб. В домашних условиях и без инструмента сделать это будет не так просто.

Вместо недешевого алюминия можно использовать обрезки кровельной жести или куски профнастила, оставшиеся после укладки:

Стекловолокно или стеклоткань — для профессионалов

Если вы решили подойти к вопросу создания лопасти осознанно и готовы потратить на это много сил и нервов, подойдет стекловолокно. Если ранее вы не имели дела с ветрогенераторами, начинать знакомство с моделирования ветряка из стеклоткани – не лучшая идея. Все-таки этот процесс требует опыта и практических навыков.

Лопасть из нескольких слоев стеклоткани, скрепленных эпоксидным клеем, будет прочной, легкой и надежной. При большой площади поверхности деталь получается полая и практически невесомая

Для изготовления берется стеклоткань – тонкий и прочный материал, который выпускается в рулонах. Помимо стекловолокна пригодится эпоксидный клей для закрепления слоев.

Начинают работу с создания матрицы. Это такая заготовка, которая представляет собой форму для будущей детали.

Матрица может быть изготовлена из дерева: бруса, доски или бревна. Прямо из массива вырубают объемный силуэт половины лопасти. Еще вариант – форма из пластика

Сделать заготовку самостоятельно очень сложно, нужно иметь перед глазами готовую модель лопасти из дерева или другого материала, а только потом по этой модели вырезают матрицу для детали. Таких матриц нужно как минимум 2. Зато, сделав удачную форму однажды, ее можно применять многократно и соорудить таким образом не один ветряк.

Дно формы тщательно смазывают воском. Это делается для того, чтобы готовую лопасть можно было легко извлечь впоследствии. Укладывают слой стекловолокна, промазывают его эпоксидным клеем. Процесс повторяют несколько раз, пока заготовка не достигнет нужной толщины.

Затем клей должен высохнуть. Некоторые рекомендуют поместить форму в вакуумный пакет и откачать воздух. Так клей лучше проникает во все слои стеклоткани, не оставляя непропитанных участков

Когда эпоксидный клей высохнет, половину детали аккуратно вынимают из матрицы. То же делают со второй половиной. Части склеивают между собой, чтобы получилась полая объемная деталь. Легкая, прочная, правильной аэродинамической формы лопасть из стекловолокна – вершина мастерства домашнего любителя ветряных электростанций.

Ее главный минус – сложность реализации задумки и большое количество брака на первых порах, пока не будет получена идеальная матрица, а алгоритм создания не будет отточен.

Дешево и сердито: деревянная деталь для ветроколеса

Деревянная лопасть – дедовский метод, который  легко осуществим, но малоэффективен при сегодняшнем уровне потребления электричества. Сделать деталь можно из цельной доски легких пород древесины, например, сосны. Важно подобрать хорошо высушенную деревянную заготовку.

Если дерево будет сырым, в процессе высыхания винт может «повести» и он деформируется. Да и вес влажного дерева существенно выше сухого

Нужно выбрать подходящую форму, но учитывать тот факт, что деревянная лопасть будет не тонкой пластиной, как алюминиевая или пластиковая, а объемной конструкцией. Поэтому придать заготовке форму мало, нужно понимать принципы аэродинамики и представлять себе очертания лопасти во всех трех измерениях.

Придавать окончательный вид дереву придется рубанком, лучше электро. Для долговечности древесину обрабатывают антисептическим защитным лаком или краской

Главный недостаток такой конструкции – большой вес винта. Чтобы сдвинуть с места эту махину, ветер должен быть достаточно сильным, что трудноосуществимо в принципе. Однако дерево – доступный материал. Доски, подходящие для создания винта ветрогенератора, можно найти прямо у себя во дворе, не потратив ни копейки. И это главное преимущество древесины в данном случае.

КПД деревянной лопасти стремится к нулю. Как правило, время и силы, которые уходят на создание такого ветряка не стоят полученного результата, выраженного в ваттах. Однако, как учебная модель или пробный экземпляр деревянная деталь вполне имеет место быть. А еще флюгер с деревянными лопастями эффектно смотрится на участке.

С шагами изготовления ветряка с вырезанными из фанеры лопастями ознакомит следующая подборка фотоснимков:

Рабочая часть готова и проверена на работоспособность, значит, осталось ее только покрасить и прикрутить к мачте:

Чертежи и примеры лопастей

Сделать правильный расчет винта ветрогенератора, не зная основных параметров, которые отображаются в формуле, а так же не имея понятия, как эти параметры влияют на работу ветряка, очень сложно.

Лучше не тратить свое время, если желания вникать в основы аэродинамики нет. Готовые чертежи-схемы с заданными показателями помогут подобрать подходящую лопасть для ветряной электростанции.

Чертеж лопасти для двухлопастного винта. Изготавливается из канализационной трубы 110 диаметра. Диаметр винта ветряка в данных расчетах – 1 м

Подобный небольшой ветрогенератор не сможет обеспечить вас высокой мощностью. Скорей всего, вы вряд ли сможете выжать из этой конструкции больше 50 Вт. Однако двухлопастной винт из легкой и тонкой ПВХ-трубы даст высокую скорость вращения и обеспечит работу ветряка даже при небольшом ветре.

Чертеж лопасти для трехлопастного винта ветрогенератора из трубы 160 мм диаметра. Расчетная быстроходность в этом варианте – 5 при ветре 5 м/с

Трехлопастной винт такой формы может быть использован для более мощных агрегатов, примерно 150 Вт при 12 В. Диаметр всего винта в этой модели достигает 1,5 м. Ветроколесо будет вращаться быстро и легко запускаться в движение. Ветряк с тремя крыльями встречается в домашних электростанциях чаще всего.

Чертеж самодельной лопасти для 5-ти лопастного винта ветрогенератора. Изготавливается из трубы ПВХ диаметром 160 мм. Расчетная быстроходность – 4

Такой пятилопастной винт сможет выдавать до 225 оборотов в минуту при расчетной скорости ветра 5 м/с. Чтобы построить лопасть по предложенным чертежам, нужно перенести координаты каждой точки из колонок «Координаты лекала фронт/тыл» на поверхность пластиковой канализационной трубы.

По предложенной ниже таблице можно рассчитать диаметр ветряка с 2-16 лопастями. При этом можно подбирать размер с учетом желаемой мощности на выходе.

По таблице видно, что чем больше крыльев у ветрогенератора, тем меньше должна быть их длина для получения тока одинаковой мощности

Как показывает практика, обслуживать ветрогенератор больше 2 метров в диаметре достаточно сложно. Если в соответствии с таблицей вам необходим ветряк большего размера, подумайте над увеличением числа лопастей.

Выполнение балансировки ветряка

Балансировка лопастей ветрогенератора поможет сделать его работу максимально эффективной. Для осуществления балансировки нужно найти помещение, где нет ветра или сквозняка. Разумеется, для ветроколеса больше 2 м в диаметре найти такое помещение будет сложно.

Лопасти собираются в готовую конструкцию и устанавливаются в рабочее положение. Ось должна располагаться строго горизонтально, по уровню. Плоскость, в которой будет вращаться винт, должна быть выставлена строго вертикально, перпендикулярно оси и уровню земли.

Винт, который не движется, нужно повернуть на 360/х градусов, где х = количество лопастей. В идеале сбалансированный ветряк не будет отклоняться ни на 1 градус, а останется неподвижным. Если лопасть повернулась под собственным весом, ее нужно немного подправить, уменьшить вес с одной стороны, устранить отклонение от оси.

Процесс повторяется до тех пор, пока винт не будет абсолютно неподвижным в любом положении. Важно, чтобы во время балансировки не было ветра. Это может исказить результаты испытаний

Также важно проконтролировать, чтобы все части вертелись строго в одной плоскости. Для проверки на расстоянии 2 мм с обеих сторон одной из лопастей устанавливают контрольные пластины. Во время движения ни одна часть винта не должна коснуться пластины.

Если вы хотите использовать чистую и безопасную энергию ветра для бытовых нужд и не планируете тратить огромные деньги на покупку дорогостоящего оборудования, самодельные лопасти из обычных материалов будут подходящей идеей. Не бойтесь экспериментов, и вам удастся еще больше усовершенствовать существующие модели винтов ветряка.

Конструкция лопастей ветряных турбин, плоских, изогнутых или изогнутых

Должны ли лопасти ветряных турбин быть плоскими, изогнутыми или изогнутыми

Ветер является бесплатным источником энергии, пока правительства не облагают его налогом, но ветер также очень непредсказуем и ненадежный источник энергии, поскольку она постоянно меняется как по силе, так и по направлению. Таким образом, чтобы получить максимальную отдачу от доступной энергии ветра, важно, чтобы конструкция лопастей ветряной турбины имела оптимальные характеристики.

Чтобы производить полезное количество энергии, ветряные турбины, как правило, должны быть большими и высокими, но для эффективной работы они также должны быть хорошо спроектированы и спроектированы, что также делает их дорогими. Большинство ветряных турбин, предназначенных для производства электроэнергии, состоят из двух- или трехлопастного пропеллера, вращающегося вокруг горизонтальной оси. Очевидно, что эти пропеллерные конструкции лопастей ветряных турбин преобразуют энергию ветра в полезную мощность на валу, называемую крутящим моментом.

Типовая конструкция лопасти ветряной турбины

Это достигается за счет извлечения энергии из ветра путем его замедления или замедления при прохождении через лопасти. Силы, тормозящие ветер, равны и противоположны подъемным силам тягового типа, вращающим лопасти.

Так же, как и крыло самолета, лопасти ветряных турбин благодаря своей изогнутой форме создают подъемную силу. Сторона с наибольшей кривизной создает низкое давление воздуха, в то время как воздух под высоким давлением давит на другую сторону аэродинамического профиля в форме лопасти. Конечным результатом является подъемная сила, перпендикулярная направлению потока воздуха над лопастями турбины. Хитрость здесь заключается в том, чтобы спроектировать лопасть ротора таким образом, чтобы создать правильную величину подъемной силы и тяги лопасти, обеспечивающую оптимальное замедление воздуха и, следовательно, лучшую эффективность лопасти.

Если лопасти гребного винта турбины вращаются слишком медленно, это позволяет беспрепятственно проходить слишком большому количеству ветра и, таким образом, не извлекает столько энергии, сколько потенциально могло бы быть. С другой стороны, если лопасть винта вращается слишком быстро, она кажется ветру большим плоским вращающимся диском, который создает большое сопротивление.

Тогда оптимальное отношение скорости законцовки, TSR, которое определяется как отношение скорости законцовки ротора к скорости ветра, зависит от профиля формы лопасти ротора, количества лопастей турбины и конструкции лопасти гребного винта ветряной турбины. сам. Итак, какая форма и конструкция лопасти лучше всего подходит для конструкции лопасти ветряной турбины.

Как правило, лопасти ветряных турбин имеют такую ​​форму, чтобы генерировать максимальную мощность ветра при минимальных затратах на строительство. Но производители лопастей ветряных турбин всегда стремятся разработать более эффективную конструкцию лопастей. Постоянные усовершенствования конструкции ветряных лопастей привели к появлению новых конструкций ветряных турбин, которые стали более компактными, тише и способны генерировать больше энергии при меньшем ветре. Считается, что, слегка изгибая лопасти турбины, они могут улавливать на 5-10 процентов больше энергии ветра и работать более эффективно в районах, где скорость ветра обычно ниже.

Конструкция лопасти ветряной турбины

Итак, какой тип формы лопасти будет производить наибольшее количество энергии для ветряной турбины. Плоские лопасти являются самой старой конструкцией лопастей и использовались в течение тысяч лет на ветряных мельницах, но эта плоская широкая форма становится менее распространенным, чем другие типы конструкции лезвия. Плоские лопасти толкают против ветра, а ветер давит на лопасти.

Результирующее вращение очень медленное, потому что лопасти, которые вращаются обратно при ходе вверх после выработки мощности, противодействуют выходной мощности. Это связано с тем, что лопасти действуют как огромные лопасти, движущиеся в неправильном направлении, отталкиваясь от ветра, что дало им название лопастей несущего винта, основанных на сопротивлении.

Тем не менее, плоские лопасти имеют значительные преимущества для домашних мастеров по сравнению с другими конструкциями ветряных лопастей. Плоские лопасти ротора легко и дешево вырезать из листов фанеры или металла, при этом лопасти имеют постоянную форму и размер. Их также проще всего понять, требуя меньше навыков проектирования и строительства, но их эффективность и простота выработки электроэнергии очень низки.

Изогнутые лопасти очень похожи на длинное крыло самолета (также известное как аэродинамическое крыло), которое имеет изогнутую поверхность сверху. Изогнутая лопасть обтекается воздухом, при этом воздух движется над изогнутой верхней частью лопасти быстрее, чем под плоской стороной лопасти, что создает область меньшего давления сверху и, следовательно, подвергается воздействию аэродинамические подъемные силы, создающие движение.

Эти подъемные силы всегда перпендикулярны верхней поверхности изогнутой лопасти, что заставляет лопасть двигаться, вращаясь вокруг центральной ступицы. Чем быстрее дует ветер, тем больше подъемная сила создается на лопасти, следовательно, тем быстрее вращение.

Преимущество изогнутой лопасти ротора по сравнению с плоской лопастью заключается в том, что подъемная сила позволяет концам лопастей ветряной турбины двигаться быстрее, чем движется ветер, создавая большую мощность и более высокий КПД. В результате лопасти ветряных турбин с подъемной силой становятся все более распространенными. Кроме того, самодельные лопасти ветряных турбин из ПВХ можно вырезать из дренажных труб стандартного размера, имеющих уже встроенную изогнутую форму, придающую им наилучшую форму лопасти.

Изогнутые лопасти Расход воздуха и производительность

Но изогнутые лопасти также страдают от сопротивления по всей длине, которое пытается остановить движение лопасти. Сопротивление — это, по сути, трение воздуха о поверхность лопасти. Сопротивление перпендикулярно подъемной силе и направлено в том же направлении, что и воздушный поток вдоль поверхности лопасти. Но мы можем уменьшить эту силу сопротивления, сгибая или скручивая лопасть, а также сужая ее по длине, создавая наиболее эффективную конструкцию лопасти ветряной турбины.

Угол между направлением встречного ветра и наклоном лопасти по отношению к встречному ветру называется «углом атаки». По мере увеличения этого угла атаки создается большая подъемная сила, но по мере того, как угол становится еще больше, чем примерно 20 ^o , лопасть начинает уменьшать подъемную силу. Таким образом, существует идеальный угол наклона лопасти ротора, который создает наилучшее вращение, и лопасти ротора современных ветряных турбин на самом деле спроектированы с изгибом по длине от крутого шага в основании до очень мелкого шага на конце.

Энергия ветра для чайников

Поскольку скорость на конце вращающейся лопасти выше, чем у ее основания или центра, современные лопасти ротора закручиваются по своей длине на 10–20 ^o от основания до конца, поэтому что угол атаки уменьшается от того места, где воздух движется относительно медленно вблизи их корня, до места, где он движется намного быстрее на конце. Такой поворот лопасти максимизирует угол атаки по длине, обеспечивая наилучшие подъемную силу и вращение.

В заключение, длина лопасти ротора ветряной турбины определяет, сколько энергии ветра может быть получено при вращении вокруг центральной ступицы, а аэродинамические характеристики лопастей ветряной турбины сильно различаются между плоскими и изогнутыми лопастями. Плоские лезвия дешевы и просты в изготовлении, но имеют большое сопротивление, что делает их медленными и неэффективными.

Чтобы повысить эффективность лопастей ветряных турбин, лопасти ротора должны иметь аэродинамический профиль для создания подъемной силы и вращения турбины, но изогнутые лопасти с аэродинамическим профилем труднее изготовить, но они обеспечивают лучшую производительность и более высокие скорости вращения, что делает их идеальными для получения электроэнергии. поколение.

Но чтобы получить наилучшую конструкцию лопастей ветряных турбин, мы можем еще больше улучшить аэродинамику и эффективность, используя скрученные конические лопасти ротора пропеллерного типа. Поворот лопасти изменяет угол ветра вдоль лопасти, а комбинированный эффект скручивания и сужения лопасти по ее длине улучшает угол атаки, увеличивая скорость и эффективность при одновременном снижении сопротивления. Кроме того, конические лезвия прочнее и легче, чем прямые лезвия, так как меньше напряжение изгиба.

Конструкция лопастей ветряной турбины имеет решающее значение для того, чтобы ветряная турбина работала в соответствии с ожиданиями. Инновации и новые технологии, используемые для проектирования лопастей ветряных турбин, на этом не остановились, поскольку рассматриваются новые формулы и конструкции, которые ежедневно улучшают их производительность, эффективность и выходную мощность.

Чтобы узнать больше о «лопастях ветряных турбин» и о том, как они работают как часть ветроэнергетической системы, нажмите здесь, чтобы заказать книгу «Энергия ветра для чайников» на Amazon сегодня и узнать больше о ветряных турбинах, энергии ветра и ветрогенераторах. для создания собственной свободной энергии.

Уже в продаже

Достижения в области проектирования лопастей ветряных турбин и…

уже в продаже

Оптимальная конструкция лопасти ветряной турбины:…

Солнечный волшебник: БЕСПЛАТНОЕ электричество — навсегда! Пусть…

уже в продаже

Введение в аэродинамику ветряных турбин (зеленый…

Лопасти ветряных мельниц — Etsy.de

Etsy больше не поддерживает старые версии вашего веб-браузера, чтобы обеспечить безопасность пользовательских данных. Пожалуйста, обновите до последней версии.

Воспользуйтесь всеми преимуществами нашего сайта, включив JavaScript.

Найдите что-нибудь памятное,
присоединяйтесь к сообществу, делающему добро.