Домашна вятърна мелница с четка генератор двигател - Нова ера на Водолей
Когато се случи перестройката, мнозина трябваше да сменят професията си и болезнено да търсят ново приложение за ръцете и ума си. Сред много други опити имах вятърни турбини. Отдадох на това добросъвестно повече от година. Бързо разбрах, че нищо добро няма да се получи без задълбочено проучване. Имаше много неща, които бяха неразбираеми, но постепенно стана ясно. И накрая, седмото копие е спечелило горе-долу в съответствие с изчислените характеристики. Вятърната мелница е замислена като източник на енергия за лятна резиденция с посещение за непълна седмица. Замислен като търговски продукт. Оттук и размерите.
Фигура: 1. Снимка на вятърна мелница.
Диаметър на турбината 1,15 - 1,17 м, три лопатки. Най-обсъжданият въпрос за броя на лопатките беше решен между две и три в полза на три поради факта, че искахме турбината да работи по-уверено при леки ветрове. Проектна скорост 600 - 700 об/мин.
Фигура: 2. Колекторен двигател
Генераторът е колекторен двигател 36V с постоянни магнити, произведен в България. Изглежда, че тези двигатели са били масово използвани в компютри от семейството на ЕС. Диаметър на мотора 80 мм, дължина нещо около 140 мм? Прилежно взех характеристиките му на стойката, използвайки оборотомер, калибрирани товари и т.н. Получава зависимостта на напрежението от скоростта (2.22V * rev/s), вътрешното съпротивление (2.5 Ohm) и загубите на вентилатора (механично за триене и смесване на въздуха).
Оптималното предавателно отношение на умножителя беше планирано да бъде 4, но поради желанието да се изпълни компактно на един етап, той спря на 3.33. (Въпреки че 4 опита). Изрязвам винтови зъбни колела, те издават по-малко шум. Картър не успя, въпреки че за сериала това вероятно е необходимо. Да се маже няколко пъти месечно с твърдо масло е недостойно.
Въртящ се механизъм - свободно движение по резбата. Ъгълът на въртене след 2 - 3 завъртания е ограничен от еластичността на кабела. Това се оказа най-простото и надеждно решение. Главата се върти на дълга резба на половин инчова тръба през съединител. Разбира се, на това място има лека реакция. Първоначално съединителят е направен по-дълъг (60 - 70 мм) и за улесняване на движението е направен жлеб върху резбата, оставени са само горните и долните завои (2 - 2,5 резби). След това се оказа, че реакцията не е толкова ужасна и агрегатът е опростен.
Кабелът от генератора се прекарва в участък от вертикална тръба (нещо около 500 mm) и излиза през тройник в точката, където главата е била прикрепена към мачтата. Еластичността на половин метър дебел кабел беше достатъчна, за да предотврати завъртането на главата в хоризонтална равнина с повече от 1,5 - 2 оборота.
Опитах и версията без опашка, с поток в задната част на турбината, но все пак се спрях на класическата - с лопатка от около 200x400 мм, изпълнена на 70-сантиметров участък от половин инчова тръба. Задната тръба балансира хоризонтално главата на предавателя. Цялата конструкция е затворена с пластмасова канализационна тръба 100 (106) mm. Зад генератора има вертикална точка на въртене и 400 мм парче половин инчова тръба за закрепване към мачтата със стандартен съединител. Там са разположени и изходните клеми на генератора. Спускащата жица отива по-далеч по мачтата отвън, въпреки че можете да я прокарате в тръбата чак до земята.
Парче пластмасова тръба за канализация от 100 (106?) Mm работи перфектно като обвивка. Спира се с един саморез отдолу. Капакът беше отворен отпред и отзад. Приблизително на 8 - 10 mm пролуката между корпуса и предния обтекател навлиза във въздуха за охлаждане на генератора, от задната страна корпусът увисва над стойката на опашната рама с 20 - 25 mm, така че водата да не капе върху резбите.
Опашката на половин инчова пластмасова тръба с острие (около 200x400 mm) е загубена. Докиран с малко тегло и регулиран по дължина, за да балансира главата на мачтата като цяло.
С генераторна маса от 2,5 кг, цялата глава без турбина има маса около 5 кг. Струваше ми се, че това е добър резултат.
Особено си струва да се спомене турбината. Може би най-трудната в технологично отношение единица. Цялата литература, която се появи, беше написана от хора, далеч от аеродинамиката. Повечето от съветниците цитират популярните авиационни профили CLARK Y, BC2 и други. Методите за изчисляване на въздухоплавателни витла и големи турбини бяха напълно неподходящи за малка, нискоскоростна турбина, ориентирана да работи при слаб и среден вятър (3-6 m/s). Стандартната технология за производство на остриета също беше доста трудоемка и най-важното не гарантираше висока точност и повторяемост на профила.
По отношение на профила, при дадените числа на Рейнолдс 40 000 - 60 000, профилът от тип Купфер, Götingen 420 и други подобни се оказаха най-добри. Моделите на самолетите знаят това. Грубо казано, това е само поклон, профилът на крилото Farman или Nieupora по време на Първата световна война. При леки ветрове дава момент, почти 1,5 пъти повече от традиционния, с форма на капка. При високи скорости потокът започва да спира и турбината частично се саморегулира .