Ветряки могут защитить от ураганов (видео). Ветрогенератор: защита от сильного ветра своими руками Уход за ветряной электростанцией
Домашнему мастеру важна идея, основной принцип механизма или устройства. Детали он додумает сам, исходя из своего понимания эффективности конструкции, наличия необходимых материалов и узлов.
Ветрогенераторы для частного дома, при всех своих достоинствах, в условиях России пока экзотическая и дорогая техника. Цена устройства заводского исполнения мощностью 750 ватт начинается от 50 тыс. руб., за покупку ветрогенератора на 1500 ватт с вас возьмут более 100 тыс. руб. Мастера, изготовившие своими руками не один домашний механизм, не могли пройти мимо возможности сконструировать самодельный ветрогенератор. Их опыт, знания и советы использованы в описании, предлагаемого для самостоятельного исполнения ветряка.
Главное отличие ветрогенератора от других систем генерации в том, что он постоянно вырабатывает энергию при движении воздуха со скоростью начиная от 2 м/с. Континентальные климатические условия России, обуславливают стабильное наличие такого ветра практически на всей территории.
Ветрогенераторы, в большей или меньшей степени, обеспечивают независимость от сетей электроснабжения. Эту независимость даёт блок аккумуляторов. Самодельные ветрогенераторы несложны в изготовлении своими руками, имеют небольшие размеры и удобны для установки.
Выбор конструкции. Основные узлы и механизмы
Руками мастеров сделано много механизмов, использующих энергию ветра. Самодельные ветрогенераторы делятся на группы. Это горизонтальные и вертикальные ветрогенераторы. Отличаются устройства направлением оси ветряного колеса. У вертикальных колёс лопасти половину оборота колеса работают против потока ветра.
Горизонтальные ветрогенераторы, теряют обороты вращения из-за смены направления ветра. Как правило, домашние мастера берут за основу ветроколесо с горизонтальной осью вращения. Важно учесть, что во всей истории технических решений человека, трудно обнаружить применение ветряков с вертикальной осью, а горизонтальные ветряные мельницы машут своими крыльями веками.
Общая схема ветрогенератора
- лопасти ветряного колеса;
- генерирующее устройство;
- станина вала генератора;
- боковая лопатка защиты от сильного ветра;
- токосъёмник;
- рама крепления узлов;
- Поворотный узел;
- хвостовик;
- мачта;
- хомуты для растяжек.
Таблица 1. Технические характеристики
Лопасти ветряного колеса
Заготовки делаются своими руками из поливинила хлорида (ПВХ). Пластмассовые лопасти нетрудоемкие в обработке, нечувствительны к влажной среде. В качестве заготовки применяется напорная труба SDR PN 6,3 (диаметр 160 мм, толщина стенки 4 мм, длина 1000 мм).
Расчёт формы лопасти достаточно сложен. Используем шаблон (рисунок 2, размеры в мм), уже рассчитанный специалистами. Шаблон вырезается из плотного бумажного листа, прикладывается к трубе и прорисовывается контур. Заготовки вырезаются своими руками обычной пилой или электролобзиком.
Вы получите 6 заготовок лопастей. Для повышения эффективности работы ветроколеса, уменьшения уровня шумности надо сточить все углы и зашлифовать поверхности изделий. Обработку целесообразно вести сразу всех заготовок, зажав их струбцинами или болтом через рабочее отверстие вне контура заготовки.
Лопасти крепятся к корпусу веломотора через муфту из стали (толщина 10 мм, диаметр 200 мм). К муфте сваркой крепятся шесть стальных полос с шириной в 12 мм и длиной в 300 мм с отверстиями для крепления лопастей.
В сборе ветроколесо тщательно балансируется. Не допускается самопроизвольное вращение. Уравновешивание проводится стачиванием своими руками материала напильником с конца изделия. Ветроколесо приводятся в одну плоскость вращения путём изгибания стальных полос крепления.
Генерирующее устройство
В качестве генератора используется электрический мотор для велосипеда с параметрами 24 В 250 Вт. Подобное изделие стоимостью от 5 до 15 тыс. руб. можно без труда заказать через сеть Internet.
Таблица 2. Технические характеристики веломотора мощностью 250 Вт
Муфта соединяется с корпусом мотора болтами, через отверстия под крепление спиц. Вполне возможно, подобрать генератор по более адекватной цене, как пример, электродвигатель с возбуждением на постоянных магнитах от ленточного накопителя электронной вычислительной машины. Параметры устройства 300 Вт, 36 В, 1600 об/мин.
Генераторы с необходимыми характеристиками можно изготовить своими руками из автомобильного устройства аналогичного назначения. Статор не подвергается изменениям, ротор оснащается неодимовыми магнитами. Отзывы мастеров о таких переделках генератора положительные.
Установка генератора на раме
Веломотор, при использовании по назначению, работает при значительных нагрузках. Параметры расчётной прочности мотора удовлетворяют условиям использования изделия, как генератора ветряка самоделки. Вал генератора через резьбовое соединение крепится к станине, изготовленной своими руками из алюминиевого сплава толщиной 10 мм. Станина соединяется болтами с рамой.
Габариты станины, размещение отверстий определяются габаритами выбранного генератора. Для изготовления рамы подбирается отрезок швеллера с толщиной в сечении 6-10 мм. Конструкционные размеры рамы зависят от габаритов узла поворота.
Поворотный узел и токосъёмник
Поворот ветрогенератора на ветер, его крепление на мачте, передачу электроэнергии к блоку управления обеспечивает узел поворота.
- диэлектрическая ось токосъёмника;
- контактный узел;
- токосъёмники;
- рама;
- сварочный шов;
- корпус поворотного устройства;
- подшипники качения;
- вал поворотного устройства;
- мачта;
- электрические провода.
Из рисунка и фото легко понять конструкцию поворотного узла и сделать механизм своими руками, материал для заготовок стальные трубы. Подшипники лучше применить роликовые, как более устойчивые к осевым нагрузкам.
Не более сложна конструкция токосъёмника.
Контактный узел изготавливается из медного прутка квадратного сечения со стороной 10 мм. К ним припаивается изолированный медный провод сечением не менее 4 мм.
Защита от сильного ветра
Скорость ветреного потока, при которой самодельные ветрогенераторы работают в номинальном режиме, составляет 8 м/с. При большем ветре требуется защита от разрушения изделия. Надёжным устройством защиты является механизм боковой лопатки, изготовленный своими руками.
При номинальной для таких изделий, как самодельные ветрогенераторы, скорости потока 8 м/с, давление на боковую лопатку ниже усилия растяжения пружины защиты. Ветрогенератор работает и направляется по потоку хвостовым оперением. При увеличении давления потока на ветроколесо, срабатывает пружина лопатки. Ветроколесо поворачивается, сокращая вырабатываемую мощность. Высокие скорости потока, через давление на боковую лопатку, целиком разворачивают ветроколесо, устанавливая его параллельно направлению потока, генерация энергии прекращается.
Электрическая схема
Электрическая схема собирается из следующих составляющих:
Генератора (веломотора);
Блока управления;
Аккумуляторной батареи;
Силовых и коммутационных проводов.
Приведённая принципиальная схема дорабатывается с учётом того, что блок управления должен обеспечить:
Зарядку аккумулятора, ограничив допустимыми значениями ток зарядки;
Подключение к генерирующему устройству балластной нагрузки при окончании зарядки аккумуляторной батареи, исключая переход колеса вразнос;
Режим электроторможения, останавливая ветрогенератор.
Мачта ветряка
Мачтой под ветрогенратор могут служить металлические трубы с диаметром 100 мм и выше. Минимальная высота мачты 6 метров на открытой местности. Если нет открытой площадки, высота мачты увеличивается на 1 м против высоты препятствий, входящих в радиус 30 м от основания башни.
Вес ветряка в сборе с мачтой довольно значителен, что требует использования противовеса, который облегчит процесс установки и спуска мачты, ремонтные работы. Чем больше высота изготовленной своими руками мачты, тем большему воздействию потока ветра подвергаются узлы вашей самоделки. Отзывы мастеров рекомендуют устанавливать растяжки каждые 5,5 м высоты мачты. Самодельные растяжки крепятся на земле анкерами по радиусу, составляющим минимум 50% высоты мачты.
На фото изображён готовый самодельный ветрогенератор. Вращающиеся ветроколесо, генератор, формируемое им электрическое напряжение и смена погодных условий делают самоделки опасными механизмами. Соблюдайте предельную осторожность при эксплуатации и ремонтных работах на изготовленном своими руками изделии. В обязательном порядке надёжно заземлите мачту.
Как защитить ветрогенератор от сильного ветра ведь к примеру при урагане запросто могут не выдержать лопасти и по-отлетать. Или что еще хуже не выдержит мачта, например оторвет растяжки и ветрогенератор рухнет сметая все на пути падения. Конечно для небольших ветрячков с диаметром винта до 1,5м защита от сильного ветра не особо актуальна, так-как нет такого огромного давления на винт. А вот для больших ветряков бурезащита обязательна, большой винт при урагане испытывает огромное давление и тут не только лопасти могут отлететь, но и стальные тросы может порвать или вырвать с корнем из земли. Ну в общем я думаю понятно что без защиты особенно в близи людей и строений ветряк лучше не ставить, раз в год как минимум ураганы все равно бывают.
В заводских ветрогенератора бурезащита уже заложена, для малых ветряков как правило используется электротормоз. То-есть при достижении определенных оборотов, контроллером импульсно закорачиваются фазы генератора и винт теряет обороты сбрасывая мощность. Или же защита совсем не предусмотрена и контроллер тормозит закорачивая генератор только когда напряжение превысит определенное значение, к примеру 14 вольт для двенадцативольтовой системы. Для самодельных небольших ветряков часто делают самодельные контролеры (балластные регуляторы) которые так же тормозят ветряк при превышении напряжения, тормозят включением дополнительной нагрузки в виде лампочек или нихромных спиралей, теннов. Или покупают готовые контроллеры где все уже есть и торможение и принудительная остановка ветряка.
Большие ветряки кроме контроллера должны иметь и механическую защиту так как большие винты отбирают огромную мощность на сильном ветру и уходят "в разнос" и даже полное замыкание генератора не останавливает винт. В заводских ветряках защита обычно выполнена методом поворота хвоста и винт отворачивается в сторону от ветра. У "ветроловов" за основу взят ставший уже давно классическим метод увода винта от ветра складыванием хвоста. Вот о этой схеме и пойдет речь далее.
Схема защиты от сильного ветра
Схема расположения узлов для реализации защиты от урагана методом увода ветроголовки из под ветра складыванием хвоста. Если присмотреться то на рисунке видно что генератор смещен относительно цента поворотной оси. А хвост одет на "палец", который приварен с боку под углом, по вертикали 20 градусов и по горизонтали на 45 градусов.Защита работает так. Когда нет ветра и винт не вращается хвост отклонен на свои 45 градусов и висит в сторону. С появлением ветра винт поворачивается и начинает вращаться, а хвост поворачивается по ветру и выравнивается. При превышении определенной скорости ветра давление на винт становится больше чем вес хвоста и он отворачивается, а хвост складывается. Как только ветер ослабевает хвост под весом снова раскладывается и винт становится на ветер. Чтобы при складывании хвост не повредил лопасти, приваривают ограничитель.
Принцип защиты ветрогенератора
Четыре этапа, на которых видно как происходит защита ветряка от сильного ветра
Тут основную роль играет вес хвоста и его длинна и площадь оперения, а так же расстояние на которое смещена ось вращения винта. Для расчета есть формулы, но люди для удобства написали таблички эксель по которым все считается в два клика. Ниже привожу две таблички взятых с форума windpower-russia.ru
Скриншот первой таблички. В желтые поля вводите данные и получаете нужную длину хвоста и вес его кончика. Площадь оперения по умолчанию 15-20% от ометаемой площади винта.
Расчет хвостового оперения
Скриншот таблицы "расчет хвостового оперения для ветрогенератора"
Вторая табличка немного отличается, Тут можно изменять угол отклонения хвоста по горизонтали. Он в первой таблице считается как 45 градусов, а здесь его можно менять также как и отклонение по вертикали. Плюс добавляется пружина, которая дополнительно удерживает хвост. Пружина устанавливается как сопротивление складыванию хвоста для более быстрого возврата и чтобы снизить вес хвоста. Так же в расчете учитывается площадь оперения хвоста.
Скачать - Расчет хвостового оперения 2.xls
Расчет хвостового оперения 2
Скриншот таблицы "расчет хвоста для ветрогенератора 2"
Так же вес хвоста и другие параметры можно рассчитать вот по этим формулам
Сама формула Fa*x*pi/2=m*g*l*sin(a).Fa - осевая сила на винт.
По Сабинину Fa=1,172*pi*D^2/4*1,19/2*V^2
по Жуковскому Fa=0,888*pi*D^2/4*1,19/2*V^2,
где D - диаметр ветроколеса, V скорость ветра;
X - искомое смещение (offset) от поворотной оси до оси вращения вин;
m - масса хвоста;
g - ускорение свободного падения;
l - расстояние от пальца до центра тяжести хвоста;
a - угол наклона пальца.
К примеру винт диаметром 2 метра, скорость ветра, при которой хвост должен сложиться =10 м/с
Считаем по Жуковскому Fa=0,888*3.1415*2^2/4*1.19/2*10^2=165Н
Масса хвоста =5 кг,
расстояние от пальца до центра тяжести хвоста =2м,
угол наклона пальца =20 градусов
X=5*9,81*2*sin(20)/165/3.1415*2=0,129 м.
Также более понятный расчет массы хвоста
0.5*Q*S*V^2*L1*п/2=М*L2*g*sin(a), где:
Q - плотность воздуха;
S - площадь винта(м^2);
V - скорость ветра(м/с);
L1 - смещение оси поворота ветроголовки от оси вращения винта(м);
M - масса хвоста(кг);
L2 - расстояние от оси поворота хвоста до его центра тяжести(м);
g - 9,81 (сила тяжести);
a - угол наклона оси поворота хвоста.
Ну вот наверное и все, в принцепе табличек эксель вполне достаточно для расчета, хотя можно воспользоваться и формулами. Минус такой схемы защиты это рыскание винта при работе и несколько запоздалая реакция на изменение направления ветра из за плавающего хвоста, но это не особо отражается на выработке энергии. Кроме того есть еще вариант защиты "всплытием" винта.Генератор ставят выше и он опрокидывается при этом винт как бы ложится отворачиваясь от ветра, генератор в этом случае подпирает амортизатор.
11.08.2010, 23:22
Левая часть уравнения.
Сила на винт в Ньютонах(P)= 0,5*1,23*площадь винта в кв.м *скорость ветра в квадрате.
Момент (M) приложен к центру поворота ветроголовки в Нм = Р*расстояние от центра поворота до центра винта в метрах (смещение оси винта) .
Работа при повороте головки на 90 градусов (Пи/2) = М*1,57
Правая часть уравнения должна равняться левой части.
Правая часть
Работа при подъеме хвоста = mgh
m вес в кг
g - 9,81 сила тяжести
h - высота подъема точки в центре тяжести
h= расстояние в метрах от центра поворота шкворня хвоста до центра тяжести * sina (синус угла наклона шкворня)
Хотя мне не очень понятно, почему не тангенс, хотя они близки
11.08.2010, 23:34
У меня вот хвост резко складыватся, и долго не раскладывается угол сложенного хвоста примерно 60градусов, генератор перестает вырабатывать ток, до такой степени винт сбавляет обороты, видимо надо упор сделать градусоов на 45-50, чтобы винт продолжал делать полезную работу - все это происходит при 17-23 м/с надавно был ураган деревья падали
Добавлено через 4 минуты
Спасибо за формулы, табличку в ближайшее время сделаю, как осмыслю все тобой сказанное. Мне интересно сделать более эффективный хвост, может добавлю гидравлический амортизатор и пружину, т.к. сложеный квост не хочет поддерживать обороты ветряка и и раскладываться на нужный угол, когда это можно было бы использовать, у мяня 10А амперметр зашкаливает при урагане, складывается хвост ток падает до нуля потом снова и так циклически происходит при урагане, а можно же сделать чтобы всегда 10А выдавал:)
11.08.2010, 23:50
Я сам еще толком не разобрался, но уверен, с пружиной можно сделать. Вспомни динамометр, вешаем 1Н, пружинка отвисла на 2см, подвесили 2Н, провис на 4. Вроде и тут так должно быть, не резко менять положение. Будем над этим работать.
13.08.2010, 16:08
13.08.2010, 18:43
Дима хвост сам возвращается, под своим весом без пружин? Я так понял что ветряк (генератор) всегда отклонён на какой то градус, чем сильнее ветер, тем больше отклонение?
13.08.2010, 23:27
Меня гложут сомнения, что хвост будет плавно уходить от ветра. Тут равенство сил, и как они совпадут, хвост уйдет. Я еще не испытывал, и это только интуитивно. Пружина, да, может плавно отклонять. Надо поспрашивать тех, кто не раз делал такой хвост. Допустим, Миколу.
17.08.2010, 00:35
Я как раз такой и не делал. Делал другие но похвастаться не чем. Видимо как ни крути а придется испытывать и проверять все. Ближе к зиме наверно займусь этим.
02.09.2010, 22:47
Дима, ты хорошо переводишь, посмотри http://www.thebackshed.com/windmill/Docs/Furling.asp
19.01.2011, 13:37
Ребята,может кто поможет разобраться с(УВОДОМ ХВОСТА) и перевести расчеты? : http://www.thebackshed.com/Windmill/Docs/Furling.asp
19.01.2011, 16:03
Goga65,
http://translate.google.ru/translate?js=n&prev=_t&hl=ru&ie=UTF-8&layout=2&eotf=1&sl=en&tl=ru&u=http%3A%2F%2Fwww.thebackshed.com%2FWindmill%2FDo cs%2FFurling.asp
19.01.2011, 16:19
Valeriy, Благодарю,но не все ясно.,Вы к своему ВГ хвост считали или от "балды"?
19.01.2011, 16:28
Считал по формуле Владимира.
.php?t=67
19.01.2011, 17:31
Ребята,кто может помогите конретно хвост посчитать: d=1.5м,на ветер 20м.с. Р=300Вт(если нужно)?
19.01.2011, 20:49
Для полтораметрового в принципе не нужна защита, и на мой взгляд 20 м/с это перебор. защита к этому времени уже не понадобиться.
Могу только на амортизаторе помочь.
19.01.2011, 22:38
Goga65, вчитайтесь, вдумчиво. Там все понятно. Еще раз привожу Владимира.
М*П/2=500*2sin а
решив уравнение для любого момента из таблици относительно угла а получим угол наклона шкворня для срабатывания защиты на ветре, соответствующем этому моменту.
31.01.2011, 20:32
Констуировал ВГ из болгарского мотора,но не довел до завершения т. к. получался очень тяжелый,для тонкой мачты,сейчас пробую закончить констукцию.Пробую сделать мультипликатор(1:3,5) из шкива(по моему от стиральной машины) и ролика(выточенного из салинблока ВАЗ 2108),диаметр винта 1,9м (помогите рассчитать хвост-практически)
31.01.2011, 21:29
Хвост можешь начинать делать из расчёта: Длина хвоста не меньше радиуса винта, а площадь оперения 10-15% от ометаемой поверхности винта. А для дальнейших расчётов нужно будет знать расстояние от оси крепления мачты до плоскости паралельной винту и плоскости перпендикулярной винту. Другими словами координаты точки крепления винта относительно оси мачты.
01.02.2011, 13:39
Сергей, Вот зарисовал размеры крепления ВГ.
01.02.2011, 21:58
Goga65,По фоткам видно, что у тебя есть возможность сместить шкворень влево. То есть увеличить расстояние 9см. Это хорошо. Если у тебя хвост уже готовый, нужно его взвесить. В месте крепления хвоста взяться рукой 1. А кончик хвоста положить на весы, цифра 2. И тогда я быстенько всё прикину.
01.02.2011, 22:17
Сергей, Не Серега,шкворень врядли смещу,разве отрезать и переварить,а хвост завтра взвешу
01.02.2011, 22:27
А я своего болгарина на днях пытался нвайти, не тут то было. Зимний вариант мастерской- это просто склад забытых с лета вещей!
02.02.2011, 18:25
Сергей, Взвешав хвост как ты говорил.-6 кг.+- 50гр.(при поддержке рукой -вес меняется)
02.02.2011, 23:13
Шкворень придётся отрезать полюбому. Нужен второй угол. Дальше, возможно заодно придётся переносить точку крепления шкворня, что-бы была возможность регулировки утяжелением хвоста. И ещё, укажи расстояние где планируешь прицепиться хвостом к шкворню...
03.02.2011, 11:52
Сергей, Пока обрезать не буду(на чехе этот угол гдето 5-7 градусов),ты посчитай при каком ветре сработка будет?-проверим,а потом ежели то переделаем-будет и теория и практика(если бы не снег на крыше,он уже крутился на ветру)
03.02.2011, 17:05
03.02.2011, 17:54
Да, видал ролик на ЮТБ то там винт вертелся по часовой стрелке,а хвост был справа(смотря на винт),я на форуме читал что для такого расположения хвоста-винт должен крутится против часовой стрелки?! Как правильно,кто подскажет?
Вот уж бред какойто.
03.02.2011, 19:01
baysun, Бред в чем?
Александр
03.02.2011, 20:47
Goga65, если винт вращается по часовой стрелке (если смотреть на него спереди), то увод должен делаться влево. Это и определяет положение хвоста. Объяснение здесь очень простое: при экстренном развороте винт начинает сильно изгибаться из-за гироскопических сил (которые почему-то принято недооценивать, а зря! Они очень значительны), при этом существует опасность зацепления лопастью за мачту (если лопасть или ступица винта недостаточно жёсткая). При правильном направлении разворота ветряка при складывании хвоста, - винт должен стремиться наклоняться вверх, во всяком случае, сила прецессии на нижней лопасти - должна иметь направление не в сторону мачты, а от неё. Этим всё и определяется.
03.02.2011, 21:16
винт должен стремиться наклоняться вверх, во всяком случае, сила прецессии на нижней лопасти - должна иметь направление не в сторону мачты, а от неё.
Александр,А можно немножко поподробнее. Гироскоп пока оставим, здесь более мение понятно. А вот в этой прецессии не совсем. Ведь поворот оси вращения нашего "волчка" происходит перпендикулярно оси мачты, так что если смотреть со стороны винта и он уходит скажем вправо, то изгибающие нагрузки на лопасти находящаяся справа от мачты должна уменьшаться, а на те что слева увеличиваться. То-есть испытывать дополнительную нагрузку от разворота из за вот этих вот сил прецессии. Но причём здесь верх и низ? Объясни пожалуйста?
Александр
03.02.2011, 22:00
Гироскоп пока оставим, здесь более мение понятно. А вот в этой прецессии не совсем.
Значит, не понятно.
Прецессия - это свойство гироскопа и не может быть отделено от него. Если винт вращается по часовой стрелке (при этом он образует диск гироскопа), то при попытке повернуть его вправо относительно вертикальной оси - он будет стремиться наклониться вниз. Это и есть самая, - что ни на есть, - прецессия. Соответственно, при развороте влево - диск винта будет хотеть наклониться вверх. Мы же смотрим на винт спереди? Надеюсь, верх от низа как-то (хоть это и неимоверно сложно, я понимаю...) можем отличить?
Что же до изгибающих нагрузок, то они не уменьшаются ни при каких разворотах. Они только увеличиваются. Потому что они в разы превосходят центробежные и аэродинамические силы лопастей. И наша задача - выбрать направление складывания так, чтобы винт не мог зацепить мачту.
Это легко проверить на простейшей модели: достаточно взять тонкий жестяной диск и, насадив его свободно на вязальную спицу, привести во вращение. Вращая в ту или другую сторону этот диск и пытаясь при этом его разворачивать относительно вертикали, - можно всё увидеть собственными глазами и, соответственно, понять.
03.02.2011, 22:21
Александр, То что на рисунках из: http://www.thebackshed.com/Windmill/Docs/Furling.asp -винт крутится против часовой стрелки?
Александр
03.02.2011, 22:26
Там не нарисовано направление вращения, но должен вращаться против часовой.
03.02.2011, 22:33
Александр, Значит я делаю не правильно. Я где то вычитал и записал,что все наоборот,и чеха своего(но он работает и хвост "играет"),и сейчас второго болгара,я рамку сварил не правильно-лопастя у меня вырезны для вращения по час. стрелке,и резьбы на закрутку.
Александр
03.02.2011, 22:46
Goga65, Ну, это же малютки. Им это пофигу. Их можно вообще не уводить. А вот как только ветряк становится большим, вот тут и начинается... Ветряк Виктора Афанасьевича все помнят? Вот там этот эффект проявлялся аж дважды: первый раз, когда лопать задела за мачту и слегка пострадала, и второй раз, когда ветряк разрушился с отлетанием лопастей...
Рекомендую провести эксперимент с жестяным диском, о котором я говорил выше. Это лучше всяких теорий.
03.02.2011, 22:58
Goga65,Я обязательно это проверю. Диск, пусть даже из пластика, в центре болт с гайкой и всё это в дрельку с регулируемыми оборотами. Должно что-то показать...
Александр
03.02.2011, 23:18
Сергей, Даже и дрель не нужна. Просто продеть в отверстие тонкую ось, а само отверстие пусть будет свободным. Рукой толкнул в нужную сторону и можно наблюдать все эффекты.
А если на дрель сажать, то выгодно на эластичном подвесе. Скажем, вместо оси - жёсткая пружинка, например, от старой раскладушки. Очень наглядный демонстрационный прибор получится.
03.02.2011, 23:57
Вот уже и проверил:i_am_so_happy:... Подтверждаю при левом вращении и повороте влево, диск приближается к условной мачте фото 1. При левом вращении и повороте вправо, диск удаляется от условной мачты фото 2.:pardon:
04.02.2011, 03:48
Прецессия - это свойство гироскопа и не может быть отделено от него. Если винт вращается по часовой стрелке (при этом он образует диск гироскопа), то при попытке повернуть его вправо относительно вертикальной оси - он будет стремиться наклониться вниз. Это и есть самая, - что ни на есть, - прецессия.
Блин, ну вот, и у меня неправильно сделан ветряк. :scratch_one-s_head:
Как говорится: все не учесть, ошибок не избежать.
Летом перделаю, перенесу хвост в другую сторону, и смещение винта в другую - все зеркально по горизонтали.
Только хотелось бы уточнить, вправо поворот, если смотрим на винт спереди, то левая часть винта приближается, а правая часть винта удаляется - так? А то относительность поворота можно из разных точек считать и право превратится в лево:))
04.02.2011, 06:41
Только хотелось бы уточнить, вправо поворот, если смотрим на винт спереди, то левая часть винта приближается, а правая часть винта удаляется - так? А то относительность поворота можно из разных точек считать и право превратится в левоАга, но и направление вращения ведь тоже поменяется. Перефразирую. При повороте в сторону направления вращения, винт прижимает к мачте.
04.02.2011, 06:45
сторона направления вращения тоже отностительная:)) ,
по часовой стрелке:
вращение верхней части диска - вправо,
нижней части диска - влево,
По какой части диска берется точка отсчета?
04.02.2011, 06:55
все не учесть, ошибок не избежать.Если бы не Александр, мы бы наверно долго ещё не знали об этом явлении.
04.02.2011, 07:42
Когда вкручиваешь штопор в бутылку, мы крутим его по часовой стрелке. Это правое вращение или левое?
Это правое вращение, я к тому, чтобы расставить все точки, и не было неоднозначного толкования и выводов;) везде должна быть ясность, чтобы не возникали сомнения в правильности понимания предмета обсуждения.... т.к. мы живем в мире, где ВСЕ относительно;)
04.02.2011, 08:17
не возникали сомнения в правильности понимания предмета обсуждения.... т.к. мы живем в мире, где ВСЕ относительно Только что пытался описать это умными словами и увы ничего не получилось. Что бы не было лево-право, да и мачту можно подвести сверху, все процессы движения рассматриваются в пространстве. Где есть точка, линия и плоскость. В данном случае мы рассматриваем положение движущихся точек на вращающемся диске относительно точки опоры находящейся на оси вращения диска, при приложении силы на ось вращения. Точки на диске находящиеся в направлении приложения силы, стремятся удалиться от точки опоры, а с противоположной стороны приблизиться. При движении точки вдоль направления приложения силы, она стремиться удалиться от опоры. А точки движущиеся навстречу приложенной силе, приблизиться к опоре. Во нагородил. Вечером проверю. А сейчас пора бежать на работу.
04.02.2011, 09:29
Нет мужики, помоему это всё ерунда полная.
Если лопасти имеют тенденцию к такому изгибу чтоб задеть мачту, то они слишком хилые по любому.
Насколько я знаю, по правилам, винт должен смотреть немного вверх от 3-х до 5-ти радусов. Этим и убирается возможность задевание лопастями мачты.
А куда он будет вращаться не важно. Как не крути, а центробежные силы всё равно будут стараться оставить винт в одной плоскости. При сильном ветре на винт что слева что с права давление, вобщем-то одинаково.
04.02.2011, 09:39
baysun, это не ерунда, есть такой момент, а лопасти из трубы любят гнуться, поэтому нужно стараться учитывать все мелочи, какими бы мелкими они не казались.
04.02.2011, 10:49
Ни фига не понял! На фото у Сереги-болгарка,а у нее реверса вращения-нет. Иду сам на дрели крутить!
04.02.2011, 11:21
Не знаю, может я и не прав, только на большх винта, мне думается, такие заморочки по барабану.
Это малые винты крутятся по бешенному, с большими всё немного по другому. Там при ветре такие вещи, на мой взляд, не чувствуются.
В принципе я опять видать не в попад влез, рассуждаю на примере своего винта из дерева.
Я в живую винт из трубы ни разу не видел. Возможно там такая вещь действительно актуальна.
04.02.2011, 11:52
Ни фига не понял!
А зачем реверс, достаточно вращающийся диск поворачивать влево, затем вправо.
Добавлено через 43 секунды
на примере своего винта из дерева.
из дерева лопасти так не гнет.
04.02.2011, 12:50
Цитата:Сообщение от Goga65
Ни фига не понял!
А зачем реверс, достаточно вращающийся диск поворачивать влево, затем вправо. Ну началось с того в какую сторону винт вертится?
Вот вырезал круг из картона,через пружину вставил в дрель и прокрутил,поворачивая дрель влево,вправо. -Действительно круг при поворотах наклоняется к мнимой мачте или от нее. Так как показано тут: http://www.thebackshed.com/Windmill/Docs/Furling.asp и при вращении винта по часовой стрелке - винт отклоняется от мачты-значит у меня(и у Вас Дима тоже) ВГ сварены правильно!
Мои эксперементы позволяют мне с Александром не согласиться.
04.02.2011, 13:07
Мнения разделились.... надо мне проверить самому:)
04.02.2011, 13:09
gda98, Это будет самое правильное решение!
04.02.2011, 13:18
да, проверил, у меня все правильно сделано:)
Добавлено через 2 минуты
Компакт диск надел на ось и проверил. При вращении по часовой стрелке, при складывании моего ветряка лопасти отгибаются от мачты, при возвращении винта под ветер, лопасти приближаются к мачте... вот так вот;)
Добавлено через 2 минуты
не, наоборот у меня не правильно, у меня вправо винт складывается и вращяется по часовой стрелке
Добавлено через 1 минуту
короче потом на дрели испытаю, а то мой эксперемент вызывает у меня сомнения в его чистоте...
04.02.2011, 14:45
Вот сфоткал свой ВГ при порывистом ветре-вроди как лопастя отводит от мачты.
Александр
04.02.2011, 18:58
Ребята, вы не запутались? В самом начале я говорил, что смотрим на винт спереди. То есть, находимся перед ветряком, спиной к ветру. Когда держите дрель в руках, то находитесь позади ветряка. Поэтому, наблюдая при этом вращение по часовой стрелке, должны понимать, что на самом деле оно происходит против часовой стрелки. Дима прав. В этом мире всё относительно. (...но это не значит, что что-то нужно относить, а что-то - можно отнести потом...) Поэтому мы должны чётко договориться о том, откуда мы смотрим на винт.
Что касается того, нужно это учитывать или нет, то тут можно сказать вот что. Для ветряков с винтом регулируемого шага это не нужно учитывать, для складнохвостых - необходимо. Ибо складывание хвоста происходит в высшей степени экстремальном режиме для винта, а гироскопические силы в десятки раз превышают центробежные. Делать винт слишком жёстким, значит - делать его чересчур тяжёлым. И получить ещё большие силы. Силы, ломающие махи лопастей и стремящиеся согнуть вал ветроколеса. Если же делать винт эластичным, то он получится более лёгким, но при этом есть опасность зацепа за мачту. Со всеми вытекающими... Поэтому и происходит вся эта возня вокруг направления вращения винта и стороны, куда должен складываться ветряк при шквалах.
04.02.2011, 20:09
Насколько я знаю, по правилам, винт должен смотреть немного вверх от 3-х до 5-ти радусов. Этим и убирается возможность задевание лопастями мачты. А куда он будет вращаться не важно. Это исключает задевание лопасти от силы воздействующую на лопасть во время торможения потока воздуха, и не важно в какую сторону вращается винт.
Как не крути, а центробежные силы всё равно будут стараться оставить винт в одной плоскости. Тем самым уменьшая изгиб.
При сильном ветре на винт что слева что с права давление, вобщем-то одинаково.Мы сейчас не рассматриваем давление на винт. Мы хотим понять какие силы (кроме давления и центробежных) ещё воздействуют на лопасть вращающегося винта в момент увода его из под ветра...
Добавлено через 10 минут
и при вращении винта по часовой стрелке - винт отклоняется от мачты-значит у меня(и у Вас Дима тоже) ВГ сварены правильно!Если смотреть на фото 4 непонятно, да и ты не написал,в какую сторону совершался поворот...
Вот сфоткал свой ВГ при порывистом ветре-вроди как лопастя отводит от мачты.При таком расстоянии от мачты тебе задевания не грозят, скорее лопасть сломается.
Добавлено через 20 минут
Ибо складывание хвоста происходит в высшей степени экстремальном режиме для винта, а гироскопические силы в десятки раз превышают центробежные. Делать винт слишком жёстким, значит - делать его чересчур тяжёлым. И получить ещё большие силы. Силы, ломающие махи лопастей и стремящиеся согнуть вал ветроколеса.Александру респект. Я как-то спросил у Димы, каким диаметром делать вал винта? Он сказал, что где-то читал 1/80 от диаметра турбины. Если взять 3м, то это 37,5мм. Вот тогда у меня и появилось много вопросов типа: Исходя из чего эта цыфра вообще взялась? Что она учитывает? Если вес турбины, то непонятно на каком расстоянии она находится от первой опоры. Если крутящий момент, то у шестилопастного он в 2,5 раза больше чем у двухлопастного. Но навряд-ли кто учитывал гироскопические силы возникающие в момент увода ветроколеса из под ветра. И как заметил Александр эти силы довольно значительные, а в местах концентрации напряжений в паре с крутящим моментом могут просто обрезать вал.
Александр
04.02.2011, 21:33
Исходя из чего эта цыфра вообще взялась? Что она учитывает?
Эта цифра является несколько избыточной. Избыточность взята для того, чтобы не заморачиваться с расчётом прочности по каждому конкретному случаю. Если руководствоваться этим принципом, то прочность будет вполне достаточной, а в случае длинного вала - его изгиб ветроколесом не приведёт к необратимым деформациям. Если, конечно, вал не сделан из стали-3. Раньше в России производились ветряки разных видов. Как минимум - для одного из них мне удалось найти данные по диаметру подшипника главного вала. Он оказался диаметром 75 мм для многокрыла на 8 метров. (Затем нашёл чертёж его ветроголовки и там увидел диаметр самого вала. Он имел чуть более 80-ти мм). Следует учитывать и то обстоятельство, что у тихоходного многокрыла нагрузка на вал от момента гироскопа существенно меньше, чем у быстроходного трёхлопастника. Об этом, кстати, ещё Фатеев упоминал в своей книге.
Так что можно делать по рекомендации Димы и это будет нормально.
04.02.2011, 22:08
Он оказался диаметром 75 мм для многокрыла на 8 метров. (Затем нашёл чертёж его ветроголовки и там увидел диаметр самого вала. Он имел чуть более 80-ти мм).Наверняка эта головка не уводилась из под ветра таким способом в котором мы пытаемся разобраться.
Александр
04.02.2011, 22:40
Именно этим способом уводилась. При превышении скорости ветра 8 м/с. Рабочие обороты всего лишь 25 - 35 об/мин.
05.02.2011, 00:30
Вот вы тут спорите, правильно-неправильно. На мой взгляд, дело не в том, с какой стороны мачты разместить винт, а с какой хвост. То, что плоскость вращения винта (читай лопасти) будет изгибаться либо к мачте, либо от нее при повороте винта вокруг мачты - это очевидно. Пусть винт под ветром всегда вращается вокруг своей оси в одну сторону, неважно, в какую. Допустим, мы разместили винт так, чтобы лопасти отходили от мачты при уводе его из-под ветра путем поворота винта вокруг мачты. НО, когда ветер немного ослабеет, винт снова нужно "вводить" под ветер, и он теперь будет поворачиваться вокруг мачты в обратную сторону при ТОМ ЖЕ направлении вращения самого винта, и, следовательно, лопасти будут прижиматься к мачте. Описанная ситуация может повторяться с точностью до наоборот, суть от этого не изменится.
Винт ВСЕГДА вращается в одном направлении, и при его повороте вокруг мачты "туда-сюда" лопасти будут либо прижиматься к мачте, либо отходить от нее.
Таким образом, если речь идет об этом явлении, то все в конечном счете (упрощенно) сведется к расчету на изгиб консольной балки, коей и является лопасть. Изгибающий момент будет зависеть от величины силы, действующей на длине лопасти. Эта сила максимальна на конце лопасти и равна нулю на оси вращения винта. Зависеть она будет от массы лопасти, угловой скорости вращения винта, упругости материала лопасти и ускорения, с которым поворачивается винт вокруг мачты.
Так что, в любом случае надо ветроголовку наклонить немного вверх, чтоб не чиркать лопастями по мачте. А вот на сколько достаточно наклонить - тут считать надо...
05.02.2011, 00:39
НО, когда ветер немного ослабеет, винт снова нужно "вводить" под ветер, и он теперь будет поворачиваться вокруг мачты в обратную сторону при ТОМ ЖЕ направлении вращения самого винта, и, следовательно, лопасти будут прижиматься к мачте.
Ключевым словом в цитате выше является слово - ОСЛАБЕЕТ, это значит, что, при уходе из под ветра обороты будут выше, а следовательно и момент сил больше, чем при возвращении винта под ветер, а это значит, что винт при уходе будет отгибаться от мачты больше, чем при возвращении стремится задеть мачту....
все же Александр прав в том, что надо правильно размещать хвост системы увода из под ветра.
05.02.2011, 00:44
ключевым словом в цитате выше является слово - ОСЛАБЕЕТ
Все это весьма условно, т.к. в таком случае надо учитывать момент инерции винта, нагруженного генератором... Я не говорю, что Александр не прав, просто на мой взгляд, значение сего явления несколько преувеличено...
05.02.2011, 00:46
Винт ВСЕГДА вращается в одном направлении, и при его повороте вокруг мачты "туда-сюда" лопасти будут либо прижиматься к мачте, либо отходить от нее.Всё совершенно верно. Но, при уводе из под ветра у него частота вращения и скорость разворота намного выше, чем тогда когда он обратно возвращается.
05.02.2011, 00:52
Но, при уводе из под ветра у него частота вращения и скорость разворота намного выше, чем тогда когда он обратно возвращается.
Как сказать, как сказать... Мы его из-под ветра для того и уводим, чтоб обороты уменьшить, а вводим под ветер, чтобы обороты увеличить... Не думаю я, что они (обороты) будут так "разительно" отличаться.
Добавлено через 2 минуты
А вообще, речь была о складывании хвоста... :sorry:
05.02.2011, 00:53
значение сего явления несколько преувеличено...
да нет же, посмотрите ролик, как мой винт крутится и какие обороты развивает, а его диаметр 2,5метра;)
http://www.youtube.com/watch?v=3JQIf0adPDc&feature=player_embedded
А вот возвращается он под ветер уже на оборотах раза в два ниже.
05.02.2011, 00:54
Меня тут другой вопрос заинтересовал, а именно. Ветер то как дул в лоб, так и дует, а вот точка крепления винта, при повороте, начинает своё1 движение сначала практически перпендикулярно ветру, а приближаясь к 90град, практически паралельно. Со всеми вытекающими последствиями...
06.02.2011, 23:15
Что-то попритихло всё.
Сегодня на работе выпала свободная минутка и я решил собственноручно проверить что и как с этим хвостом. Всё что вы видите, сделано на прихватках и любой размер можно изменить в любую сторону. Просто у нас как всегда, сначала делаем а потом считаем. (Правильно Игорёк?:scratch_one-s_head:;)).
Фото 1. Насобирал необходимых заготовок.
Фото 2. Заварил поворотный узел.
Фото 3. Приварил крепление генератора, как положено под углом 4град.
Фото 4-5.Шкворень в двух плоскостях.
Фото 6. Немножко его усилил, ато совсем хлипенький получился.
Фото 7. Это типа начал делать долгожданный ХВОСТ...
Фото 8. Собрал всё в кучу, Общий вид.
Фото 9. Вид спереди.
Фото 10. Вид сбоку.
Фото 11. Вид сверху.
Фото 12-13. Как правильно было замечено, никогда нельзя забывать об ограничительном упоре. Сколько хороших мельниц было разрушено из-за этого.
С нетерпением жду ваших замечаний, и пожеланий.:#
07.02.2011, 11:51
Сергей, Это макет или будующая действующая модель? На фото 9 -почему хвост в исходном состоянии ушел вправо?он должен к нам быть в перпендикуляре.
И по моим замерам на этой моделе винт должен вращаться против часовой стрелки.
07.02.2011, 12:40
Сергей, На фото 12 верхний упор не нужен,ограничение хвоста нужно внизу.
08.02.2011, 04:57
Кажется начал немножко понимать. Наверняка каждый из нас, однажды захотев сделать ветряк своими руками, начинал свой путь со старых добрых книжек и брошурок которые можно сейчас с лёгкостью посмотреть в нашей библиотеке. Но жажда получить много информации и в короткий промежуток времени, приводит к поверхностным знаниям. Многие мелочи остаются просто не замечеными. Теперь по предмету обсуждения в данной теме. Невозможно сделать предварительное усилие начала складывания хвоста, не наклонив шкрорень параллельно плоскости ветроколеса. Именно этот угол и определяет ту силу ветра при котором начнётся увод из под ветра. Угол вдоль оси ветроголовки, определяет силу ветра при котором ветроустановка полностью уйдёт в защиту. По второму вопросу. На рисунке чётко видно в какую сторону скошены лопасти и где находится ветроголовка. И наконец прецессия. Надеюсь на анимашке волчёк вращается по часовой стрелке, то есть имеет правое вращение.
09.02.2011, 18:09
Возник вопрос по поводу осевого давления на винт. Нашёл три источника и во всех получаются почему то разные результаты. Так где-же истина?
09.02.2011, 18:21
Сергей, Если память не отбило, Владимир, говорил ещё от быстроходности(заполнения) зависит.
09.02.2011, 18:32
LEX,но ты-же видишь, что ни кто этого не учитывает. Я думаю, что все расчёты ведутся с учётом максимального торможения потока. Скажем так, максимальный КИЭВ на каком то ветре. Поэтому и без разницы какая турбина стоит...
Добавлено через 6 минут
На фото 12 верхний упор не нужен,ограничение хвоста нужно внизу.Как раз всё с точностью наоборот. Ограничение нужно при полном складывании хвоста. Что-бы лопастя не ударили об хвост...
09.02.2011, 18:39
Сергей, я табличку делал на основе формул из книги, мне эти формулы дал Александр.
Александр
09.02.2011, 19:06
"Лопасти". Страница 21, сообщение 207...
.php?p=2092&postcount=207 Вот здесь всё подробно разжёвывалось. Что, как и почему. Удивительно, что быстро всё забываем. Формулы, по которым делал табличку Дима, как раз учитывают коэффициент торможения потока ветроколесом при правильной его работе. Всё остальное, что народ предлагает, является уж очень упрощённым расчётом. Вторая картинка в сообщении Сергея - это так будет давить на плоский фанерный сплошной диск. Если поделить ту силу, что на первой картинке на ту, что на второй, то получится 0,879. А коэффициент нагрузки на ометаемую поверхность ветроколеса равен 0,888. Что весьма близко. Не находите? Расчёт на второй картинке - это подходит для многокрыла, поскольку у него коэффициент заполнения огромный и из-за этого нагрузка на ветроколесо близка к фанерному диску равного размера. А лобовое давление для случая быстрохода, естественно, получается меньше. Объяснять дальше нужно, или уже всё ясно?:))
16.02.2011, 09:42
Начал сначала перечитывать эту тему. Хорошая тема, нужная. И попрежнему хочется разобраться во всех деталях. Помогайте ребята...Работа при повороте головки на 90 градусов (Пи/2) = М*1,57Почему 90град? Откуда это вообще взялось? Просто теоретически мы больше чем на 90 не сможем повернуть. А насколько кому нужно, это вопрос второй. Вот поэтому и есть в этой формуле FURL сопротивление = Хвост Вес * Sin (Pivot угол в градусах) * Грех 45o.
да возвращается под своим весом, но я считаю что поздно возвращается, да отклонен на небольшой градус, у меня где то 3-5 градусов
gda98,Это что за градусы такие? Если вверх, то всё понятно. А если против разворота, то это совсем другое...
Работа при подъеме хвоста = mgh m вес в кг g - 9,81 сила тяжести h - высота подъема точки в центре тяжести h= расстояние в метрах от центра поворота шкворня хвоста до центра тяжести * sina (синус угла наклона шкворня)Вот то-же непонятное место. Почему центр тяжести? Мы ведь подымаем его не в центре тяжести? Ну почему я не взял с собой динамометр, уже б давно проверил-бы всё эксперементально.
Сергей, Пока обрезать не буду(на чехе этот угол гдето 5-7 градусов),ты посчитай при каком ветре сработка будет?-проверим,а потом ежели то переделаем-будет и теория и практикаТеперь можно немножко и посчитать. Хвост 1,5м*6кг*0,342(sin20)*1(sin90)=3кг. Это с таким усилием будет сопротивляться хвост. Идём дальше. С какой силой нам нужно придавить на винт, что-бы преодолеть вот эти 3кг на рычаге 0,06м. 3/0,06=50кг. Смотрим по таблице и видим, на винте 1,9м это будет при ветре 18м/сек. Итого, если я всё правильно понимаю, до этого ветра он просто не начнёт складываться.ЧЕХа в стороне не оставил-оторвал сначала одну а потом и вторую лопасть(d=1,5м),и плавающий хвост не помог-мои предположения что он работает как стабилизатор а не увод с под ветра к сожалению оправдались!Обидно, досадно, но шкворень нужно было переварить. И сделать это не после урагана, а до подъёма. Мне почему-то жалко твоего труда. Но не огорчайся. Сделаем лучше, мощнее, надёжнее...
16.02.2011, 12:16
Цитата:Сообщение от Goga65
ЧЕХа в стороне не оставил-оторвал сначала одну а потом и вторую лопасть(d=1,5м),и плавающий хвост не помог-мои предположения что он работает как стабилизатор а не увод с под ветра к сожалению оправдались!
Обидно, досадно, но шкворень нужно было переварить. И сделать это не после урагана, а до подъёма. Мне почему-то жалко твоего труда. Но не огорчайся. Сделаем лучше, мощнее, надёжнее...
В чехе шкворень имеет угол наклона по моему 7 градусов(я хвост срисовал из Валериного автогены)
17.02.2011, 11:53
Почему 90град? Откуда это вообще взялось?
http://alter-energo.ru/viewtopic.php?p=22966#22966
18.02.2011, 01:31
Valeriy,Это всё нужно проверять. И если где-то остаются белые пятна, нужно копать до истины. Здесь много непонятных для меня мест. Например, нигде в расчёт не берётся расстояние от крепления винта до оси мачты, и расстояние положения хвоста на шкворне до той же оси мачты. А ведь это двухплечий рычаг. И хорошо если плечи одинаковые или близкие друг к другу, можно пренебречь. А если отличаются раза в два? Со всеми вытекающими последствиями. И таких мест немало.
18.02.2011, 23:13
Приветствую.
Скачал на этом замечательном форуме книгу Ветродвигатели и ветроустановки и пока бегло ее просмотрел. Сергей, посмотрите на стр. 191-192 и стр. 201-212, мне кажется, что вопросы, которые Вас волнуют, Фатеев там рассмотрел..php?p=430&postcount=6
Еще, я обратил внимание на сообщение Владимира, где он говорит о том, что винты, рассчитанные по схеме Жуковского и рассчитанные по схеме Сабинина, дают разное давление. http://alter-energo.ru/viewtopic.php?p=11535#11535
19.02.2011, 12:41
serggrey,Спасибо за помощь. Кто-то на форуме говорил, что практически всё что мы имеем было иследовано и прощитанно ещё в начале 20века. Владимир писал (Хуже дело обстоит, если винт не рассчитан ни по одной из этих теорий... Тогда деваться некуда - придется брать его развертки и интегрировать.) Наши расчёты, если даже и сводятся к пониманию происходящих процессов, это уже неплохо.
10.03.2011, 18:50
Незнаю куда написать вопрос - решил сюда.
Интересует насколько надёжна защита ветряка от урагана с системой складывающийся хвост?
Интересует всётаки надёжно ли она защищает ветряк с размерами винта от 3 метра и большет на большом ветре, к примеру от 15 м.с и выше?
Ели есть владельцы таких ветрогенераторов, прошу, отзовитесь пожалуйста. Напишите какой ветер выдержили ваши ветрогенераторы?
10.03.2011, 23:12
хочу задать вопрос бывалым. кто нибудь пробовал вот такую систему защиты, или может рассказать о плюсах минусах?
10.03.2011, 23:58
махно, Ну и где подвох? Типа складывается не весь хвост, а полько оперение?
11.03.2011, 00:07
LEX, ни какого подвоха нет. скоро и у меня встанет вопрос о буре защите(ну очень мне не хочется складывающийся пополам ветряк. не красиво). вот я и рассматриваю варианты. этот вроде ничего. поэтому и хочу узнать плюсы и минусы такой конструкции от компетентных людей.
11.03.2011, 00:17
LEX, когда поворачивается только оперение, а не весь хвост.
11.03.2011, 00:41
Так схема какая? непонятно по фотке!Можно и я подключусь к обсуждению. Ч то-же ничего не понял, даже замысел представленного...
11.03.2011, 00:45
Ещё один подобный вопрос.Если для хвоста использовать не жёсткий рычаг,а например полипропиленовую трубу?Будет ли он уходить от ветра даже при слабых ветрах или всё таки будет "держать нос по ветру":) И какое оперение на него в таком случае надо ставить?
11.03.2011, 00:50
11.03.2011, 01:12
Система то нормальная. Ктоб еще рассчитал. Я пока не понимаю как, хоть именно ее и пытаюсь одолеть.
11.03.2011, 01:20
махно, почитав, я понял механику, сам ветряк смещен в сторону, когда сила ветра большая винт начинает отгибаться а хвостовое оперение остается по ветру, а относительно винта хвост поворачивается (веренеетолько оперение, сама штанга хвоста неподвижна), на этот хвост подсоединен привод тормоза, такую систему на мощных ветряках использовать нельзя - тормозные колодки быстро износятся и торможение пропадет, до 300-500Вт можно, но придется наверное раз в год-два менять колодки.
11.03.2011, 01:29
11.03.2011, 01:53
11.03.2011, 15:37
Если для хвоста использовать не жёсткий рычаг,а например полипропиленовую трубу? Смотря какая труба и смотря какая мельница...
11.03.2011, 16:18
11.03.2011, 20:47
Bosoiy
12.03.2011, 00:11
Bosoiy
С полипропиленом, как и с другими термоактивными пластиками, могут быть проблемы зимой при больших морозах.
У меня на веранде бывает,что зимой и перемёрзнет.Но ни разу не лопнула.Там ведь пластик толстый,за счёт этого и прочность.Да и в монтаже удобно будет.Только оперение надо продумать,что б его назад оттягивало.:bye:
12.03.2011, 00:11
Интересует всётаки надёжно ли она защищает ветряк с размерами винта от 3 метра и большет на большом ветре, к примеру от 15 м.с и выше? Раньше в России производились ветряки разных видов. Как минимум - для одного из них мне удалось найти данные по диаметру подшипника главного вала. Он оказался диаметром 75 мм для многокрыла на 8 метров. (Затем нашёл чертёж его ветроголовки и там увидел диаметр самого вала. Он имел чуть более 80-ти мм).
Наверняка эта головка не уводилась из под ветра таким способом в котором мы пытаемся разобраться.
Именно этим способом уводилась. При превышении скорости ветра 8 м/с. Рабочие обороты всего лишь 25 - 35 об/мин.Надеюсь ответил;)...
12.03.2011, 09:05
У меня на веранде бывает,что зимой и перемёрзнет.:bye:
Это без нагрузки, а как она себя поведёт под нагрузкой, да ещё после обледениния?
15.03.2011, 12:05
Как без нагрузки?Просто есть два вида расширения труб.1.-Линейное.2.Радиальное.В моём случае второе.А как себя поведёт при первом неизвестно.
16.03.2011, 11:16
Добрый день! Дима спасибо Вам огромное за помощь Вы мне очень много помогли. Маленький 500вт генератор работает заряжает 2 АКБ по 60а ч содиненных последовательно. И еще греет воду если ветер больше 6 м/сек. Будет тепло еще переделаю лописти тогда все будет нормально. С кажите пожалуста нужно делать хвост чтобы складывался? Спасибо Вам.
16.03.2011, 12:21
нужно делать хвост чтобы складывался?
для 500Вт ветряка уже нужен.
16.03.2011, 17:33
Дима спасибо. Значит нужно делать.
22.04.2011, 06:39
Нашел эксельку складывающегося хвоста, онане проверенная, у кого есть желание проверить, проверяйте и прошу сообщить результаты, если она правильно считает, то положим в библиотеку.
22.04.2011, 10:25
Мне больше понравилась табличка Евгения Бойко
22.04.2011, 10:29
Нашел эксельку складывающегося хвоста
Дим, у меня по ней хвост расчитан - всё чётко!!!
19.05.2011, 10:10
19.05.2011, 10:22
19.05.2011, 10:34
gda98, Спасибо Дима. Пока еще не торопно. Сейчас займусь пока лопастями.
22.05.2011, 15:31
Прочитал все от начала до конца и так конкретного не чего не нашол. Пробовал таблички для расчета посмотреть там нужен пароль. С чего примерно расчитывать? И какие нужны данные для расчета складывающегося хвоста. Хочю все вновь сделать.
22.05.2011, 17:41
Павел, какой пароль?
22.05.2011, 19:47
gda98, Там слева крестик, нажимаю на него окрывается: Нельзя использовать данную команду на защищенном листе (Снять защиту листа(Сервис)). Открываю там вылезает табличка с паролем.
22.05.2011, 20:27
Павел, какая именно таблица? Их тут несколько.
22.05.2011, 20:30
gda98, Вот на этой страничке в конце я не знаю которая мне подходит?
22.05.2011, 20:45
Павел, вам крестик нажимать не надо в желтые поля вводите свои данные и получаете результат расчетов в голубых полях.
22.05.2011, 21:38
gda98, Спасибо. Попробуем.
24.05.2011, 19:38
gda98, Дима не чего не выходит. Это ладно. У меня вращение лопастей в левую сторону, это чтобы не откручивалась гайка. Значит в какую сторону должен поворачиватся хвост? А если ставить посредине или так нельзя?
24.05.2011, 21:40
У меня вращение лопастей в левую сторону, это чтобы не откручивалась гайка.
Если смотреть на винт,то у меня крутится по часовой стрелке и гайка с "правильной" резьбой не откручивается.
24.05.2011, 22:03
Goga65, Это только для надежности. И наверно разницы не какой нет в какую сторону вращается.
26.05.2011, 21:01
Выточили втулку для хвоста на подшипниках. Как определяется длина хвоста и его размеры?
28.05.2011, 12:07
Про защиту "хвостом"(для Паши): из инфо НЕТа я делал приблизительно так:
длина хвоста=диаметру ветро колеса
площадь хвоста=10-15% от площади ветроколеса
углы наклона "срисовал" у Валеры(http://сайт/showthread.php?t=28&page=7)
Вот еще инфо по теме:http://evgenb.mylivepage.ru/page/Расчет_хвостового_оперения
28.05.2011, 14:55
Goga65, Спасибо. Прочитаем.
28.05.2011, 15:36
А разве от растояния между винтом и поворотным узлом длина рычага хвоста не зависит?
05.06.2011, 10:28
У меня появились новые вопросы по поворотному столу- заметил, что некоторые ставят генераторы на поворотный узел под углом 4-5 градусов (по вертикали). Зачем?
Или второй вопрос- от центра по горизонтали надо генератор или хвост. Это я про ветрозащиту.
05.06.2011, 11:54
заметил, что некоторые ставят генераторы на поворотный узел под углом 4-5 градусов (по вертикали). Зачем?
чтобы кончики лопастей были дальше от мачты и не задели ее.
05.06.2011, 12:00
gda98,но ведь мы тогда теряем несколько процентов мощьности..?!
05.06.2011, 12:14
ставят генераторы на поворотный узел под углом 4-5 градусов (по вертикали)
Чтобы лопасть о мачту не задела, при сильном ветре.
От центра по горизонтали надо генератор или хвост. Это я про ветрозащиту.
и то и другое.
Добавлено через 3 минуты
но ведь мы тогда теряем несколько процентов мощьности..?!
Я отклонял до 15(правда вверх, когда регулировал увод), и не заметил потери мощности.
05.06.2011, 12:31
но ведь мы тогда теряем несколько процентов мощьности..?!
меньше процента теряется.
06.06.2011, 19:27
Про кончики лопастей и мачту понятно.А вот с расчетом хвоста ясности так и нет.
.gif Проба расчета хвоста..php?attachmentid=2742&d=1306566465) - при смещении одновременно и генератора и хвоста по отношению к центру - какую величину подставлять в строку (Offset)?
Судя по рисунку - offset это смещение от центра ветроколеса до центра мачты, а по логике - это сумма смещений хвоста и ветроколеса от центра мачты.
06.06.2011, 20:41
06.06.2011, 21:48
Вообще то офсет переводится как компенсация.
Offset переводится как смещение. Компенсация -второе значение.
Я Вам могу еще порядка десяти значений перевода дать, только как это поможет ответить на вопрос?
06.06.2011, 22:26
по логике - это сумма смещений хвоста и ветроколеса от центра мачты.
Нет DIP,это смещение турбины. Оно вместе с силой давления на винт, определяет момент турбины, которому должен сопротивляться своим моментом хвост.
06.06.2011, 23:14
Сергей, правильно ли я понимаю, что в таблицу вставляем расстояние смещения турбины от центра, а при сборке ветряка разносим турбину и хвост на это расстояние?
Саня77, Вы про эту компенсацию говорили?
07.06.2011, 03:10
DIP, насчёт разносим турбину и хвост на это расстояние, я не согласен. Но это только моё личное мнение. Попробую его обосновать. Да, турбина за счёт смещения имеет рычаг относительно оси вращения и мы получаем момент силы который старается повернуть столик. С другой стороны мы имеем косой шкворень с хвостом, который должен компенсировать этот момент и стараться препятствовать повороту нашего столика. Но сила, которой он будет это делать, это его вес и воздействовать она будет на шквовень. Шкворень, имея наклон, положит проекцию этой силы на плоскость столика и на рычаге приложения этой от оси поворота мы получаем момент хвоста. То есть, в моём понятии, особого значения не имеет где расположен шкворень. Важно на каком расстоянии от оси поворота. Но хочу повторить, что это только моё мнение...
07.06.2011, 10:44
Опять не сходится. Смотрим на картинку.
Турбина стремится повернуть поворотный стол используя Рычаг1.
Для уравновешивания ставим хвост с рычагом 2 или 3. Изменение расположения хвоста влечет изменение его веса. Возвращаемся к таблице - что есть offset?
07.06.2011, 11:38
Я тоже не как немогу разобратся с этим хвостом? Нужно начинать делать и простоне знаю с чего начать? Очень много непонятных размеров. Откуда их брать тоже не понятно? Например размеры хвоста (длина ширина) ? На каком растоянии должен быть удален хвост от головки?
07.06.2011, 11:49
07.06.2011, 12:03
Мы имеем-плотность воздуха= 1,29кг/м^3. Площадь хвоста=Х м^2,
Скорость ветра =У м/с..
Длину рычага хвоста =Z м.
Как из всего этого посчитать давление на поворотный узел- например с одним метром рычага и с двумя? Так же вопрос как от КИЭВ зависит давление на поворотный узел рычага винта?И самое главное,что я вобще понять не могу.. Зачем генератор смещать относительно поворотного узла? И как длина рычага смещения будет работать нам на пользу?
07.06.2011, 12:20
DIP, как по мне, так рычаг хвоста это то что я обозначил зелёным. И он зависит от удаления точки крепления хвоста от оси вращения.
Дополняю рисунок новой точкой. Отрезок А равен отрезку Б.
Т.е. точка крепления от оси вращения удалена на одно и то же расстояние. Не думаю, что мы получим одинаковый эффект при креплении хвоста на концах отрезков.
07.06.2011, 14:49
А я думаю, что одинаковый. Если и в том и другом случае шкворень наклонен назад, этот столик будет стоять на одном месте.
Добавлено через 12 минут
И самое главное,что я вобще понять не могу.. Зачем генератор смещать относительно поворотного узла? И как длина рычага смещения будет работать нам на пользу? Ну ты брат даёшь:scratch_one-s_head:...
Хвостом ведь не только можно винт на ветер направлять, а можно ещё и из под ветра уводить. Когда он превышает какую-то скорость конечно. А раньше не надо, там винт на ветер должен смотреть.:hi:
07.06.2011, 15:01
Ну ты брат даёшь:scratch_one-s_head:...
Допустим... А разве если генератор не смещать то хвост не сложится? Или если сместить генератор то складывающийся хвост делать ненадо?
07.06.2011, 15:06
Нужно начинать делать и простоне знаю с чего начать? Очень много непонятных размеров. Откуда их брать тоже не понятно? Например размеры хвоста (длина ширина) ? На каком растоянии должен быть удален хвост от головки?.php?t=221 Там всё из того что нашёл:yes:. А вообще принято считать, что площадь хвоста должна быть 10-15% от омераемой винтом площади, а длинна от мачты вплоть до диаметра винта. Хотя к этому нужно относиться дифференцировано. Я вот например, сваял всё в кучу, а потом только начал его обмерять. :))
07.06.2011, 15:25
А разве если генератор не смещать то хвост не сложится? А с каких делов ему складываться...
Или если сместить генератор то складывающийся хвост делать ненадо?Вот надеюсь эта схемка объяснит, как работает эта система.
07.06.2011, 15:29
Сергей, Вы правы. Разнес векторы, получается зависимость от удаления точки крепления от оси поворота по прямой, перпендикулярной турбине.
С этим разобрался. Теперь очередь за лопастями:)
07.06.2011, 17:28
Сергей, Спасибо огромное. Я уже все это читал не поодному разу но конкретного нечего нет. Сегодня привезли трубу сделаю лопасти и тогда начнем все попорядку. Мачта у меня высотой 14 метров.
07.06.2011, 19:02
Я уже все это читал не поодному разу но конкретного нечего нет.Значит нужно ещё проверить самому:pardon:...
Я вот проверил и при левом вращении винта, генератор расположил справа от мачты. Хотя когда я приложил на лопасть на расстоянии 0,75R 20кг, то до мачты оставалось сантиметров 15. Ну это-ж какую прецессию нужно иметь чтобы согнуть так лопасть. Хотя этот эффект и присутствует. Совсем другое дело это гироскопические силы, с ними нужно быть поосторожней.
Тут меня мучают смутные сомнения и хочется их озвучить.
При ометаемой площади в 4кв.м, площадь хвоста получилась 0,4кв.м. Длина от оси крепления 1,6м+0,3м до оси мачты. Вес хвоста 4,2кг а вес на кончике 2,6кг. В принципе всё нормально и я прихватываю шкворень пол углом в 20град. Но вот сколько я наблюдал за всем этим делом, я ни разу не видел что-бы винт попытался отвернуть от ветра. Хотя по сравнению с Гогой и винт в 2 раза больше по площади, смещён от мачты в 2 раза дальше да и хвост в 2,3 раза легче. Вот я и думал, что он должен начинать уходить от ветра намного раньше, а если понадобиться загрубить то это намного проще, просто прицепил какую нибудь железку на хвост и всё. Но как видите не тут-то было. Теперь придётся либо хвост облегчать, либо наклон шкворня уменьшать. Вот так вот мы и живём:unknw::sorry:...
07.06.2011, 20:27
Вот я и думал, что он должен начинать уходить от ветра намного раньше,
У меня(у чеха),хвост начинает уводить в сторону даже при сточем винте!?
11.06.2011, 00:01
11.06.2011, 02:33
Вот нашёл у себя на компе. Когда-то вычитал и сохранился.
Расчёт хвоста с наклонным шкворнем который делал Владимир Котляр...
Тоже маюсь хвостом. Никак не могу врубиться, какую скорость принимать для потока, обтекающего стабилизатор. Получается, что 67% ??
11.06.2011, 03:57
Тоже маюсь хвостом. Никак не могу врубиться,То же маюсь и не могу врубиться. Но только как раз скорость потока возле хвоста меня меньше волнует чем момент турбины. Объясню почему. До 0,5R гарантировано, такого торможения нет, и примерно в этом месте стоит хвост. Но и не это главное. По большому счёту: Хвост по больше, рычаг по длинше, хуже рулить не будет. А вот насчёт момента турбины получается картинка не очень. Расчётное торможение потока, а значит и давление на винт, происходит когда винт номинально нагружен. Вот и получается, что недогруженный винт на ветру будет продолжать раскручиваться и в защиту не уйдёт. А не дай Бог нагрузка пропадёт, торможения вообще никакого не будет. Я правильно рассуждаю?
11.06.2011, 04:42
Вот и получается, что недогруженный винт на ветру будет продолжать раскручиваться и в защиту не уйдёт. А не дай Бог нагрузка пропадёт, торможения вообще никакого не будет. Я правильно рассуждаю?
Неправильно. Если не снимать момент с колеса, это совсем не значит, что пропадёт осевая сила. На ротор автожира ничего не подаётся и ничего не отбирается. И при этом сопротивление ротора даже больше, чем у диска с диаметром ометаемой поверхности.
У меня с хвостом вообще чушь получается. Похоже, ротры большинства ветряков в принципе стоят под углом к потоку. Хвост начинает эффективно отрабатывать только при выходе из ветровой тени.
11.06.2011, 12:21
Расчётное торможение потока, а значит и давление на винт, происходит когда винт номинально нагружен. Вот и получается, что недогруженный винт на ветру будет продолжать раскручиваться и в защиту не уйдёт. А не дай Бог нагрузка пропадёт, торможения вообще никакого не будет. Я правильно рассуждаю?
Всё наоборот, если винт отпустить без нагрузки и дать ему раскрутиться, то осевая сила увеличится по сравнению с номиналом, и как раз он уйдет в защиту. а если перегрузить - то он станет пропускать больше ветра и осевая сила будет меньше. Так что в этом плане физика работает на нас.
Gda98 где-то писал про свои эксперименты то-ли с нагрузкой то-ли с возбуждением генератора, по тем экспериментам понятно становится как ведет себя перегруженный и недогруженный винт.
11.06.2011, 12:43
Так что в этом плане физика работает на нас.Ну хоть что-то работает на нас. А то я уже начал подумывать, ну почему я не сделал с боковой лопаткой? Там всё равно,стоит он или вертится. А сделать её особого труда я думаю не представляет...
Похоже, ротры большинства ветряков в принципе стоят под углом к потоку.В смысле, типа как на позиции 3?
11.06.2011, 14:32
В смысле, типа как на позиции 3?
Нет, на этих рисунках чистая абстракция. Флюгер с моментом будет стоять вдоль ветра, только если его приварить к мачте.
Добавлено через 2 минуты
Всё наоборот, если винт отпустить без нагрузки и дать ему раскрутиться, то осевая сила увеличится по сравнению с номиналом, и как раз он уйдет в защиту. а если перегрузить - то он станет пропускать больше ветра и осевая сила будет меньше. Так что в этом плане физика работает на нас..
Да, это так. Без момента от генератора обороты будут расти до тех пор, пока угол атаки не станет 1-1.5 градуса, что соответствует режиму авторотации. Кстати, по этому углу можно определить обороты разноса.
11.06.2011, 22:33
Без момента от генератора обороты будут расти до тех пор, пока угол атаки не станет 1-1.5 градуса,Хорошо бы, вот только угол постоянный.
Флюгер с моментом будет стоять вдоль ветра, только если его приварить к мачте.Почему? Я вот так вот сделал. Изначально задал ему какой-то угол.
11.06.2011, 23:02
Как правильно сделать хвост.?! Читаю и не могу понять. Его,что вобще из под тени выводить надо? И эта шняга,о том,что его приварить к мачте надо,к чему она?
11.06.2011, 23:33
Bosoiy, внимательнее читай. Илья МГУ прав. Если на хвост действует момент, он никогда вдоль ветра не станет потому, что ему нужно будет сопротивляться этому моменту. И чем меньше этот момент и сильнее ветер, тем меньше будет угол между ветром и хвостом. Но он всё равно будет...
Его,что вобще из под тени выводить надо?Зачем? Всё просчитывается. Проще скажу так. В тени тебе нужно для уверенного руления 0,5кв.м на каком то рычаге, а без тени 0,3кв.м. на том-же рычаге.
11.06.2011, 23:43
Сергей,какой момент действуя на хвост не даёт ротору встать перпендикулярно ветру?
12.06.2011, 00:14
Если взять эту позицию за стартовую, то только появится какое-то давление на турбину хвост сразу-же уйдёт в сторону пытаясь компенсировать этот момент. Но турбина уже будет стоять под каким-то углом к ветру, а не перпендикулярно. Насколько хвост уйдёт в сторону, это зависит от его площади, длины рычага и аэродинамического качества.
12.06.2011, 00:22
хвост сразу-же уйдёт в сторону
В какую?
12.06.2011, 00:54
Потому что турбина смещена.
12.06.2011, 01:20
Зачем тогда её смещать?
Добавлено через 4 минуты
И кажется на рисунке большее плечо турбины должно отогнуть хвост относительно себя вверх...
12.06.2011, 01:46
Ты эту статью читал? http://translate.google.ru/translate?js=n&prev=_t&hl=ru&ie=UTF-8&layout=2&eotf=1&sl=en&tl=ru&u=http%3A%2F%2Fwww.thebackshed.com%2FWindmill%2FDo cs%2FFurling.asp С неё собственно и началась эта тема. И там есть такие картинки. А теперь подумай сам, зачем смещать. Завтра на ковёр с объяснительной, почему ты так всё запустил:yes:...
12.06.2011, 02:08
Мне всегда казалось,что винт без рычага относительно мачты сам будет искать путь наименьшего сопротивления ветровому потоку. Ведь при отсутствии хвоста он хоть ты хочеш,хоть ты нехочеш но будет становиться параллельно направлению ветра! А если мы и так имеем определённый момент то зачем усложнять всю конструкцию добавлением ещё одного рычага,который и просчитать то непонятно как?
12.06.2011, 02:30
Вот именно, будет искать, и станет ровно за мачтой, но не параллельно, а перпендикулярно ветру - получится подветренный вариант.
Если вариант наветренный - то нужен хвост.
если наветренный винт нужно уводить из под ветра - то хвост должен складываться.
чтобы хвост сложился нужен оффсет.
Добавлено через 1 минуту
....добавлением ещё одного рычага,который и просчитать то непонятно как?
Считаем баланс сил и моментов, всё внимательно подбиваем - мухи в одну сторону, котлеты - в другую.
12.06.2011, 05:46
Считаем баланс сил и моментов, всё внимательно подбиваем - мухи в одну сторону, котлеты - в другую.
Класс petruha256, а то Bosoму пишешь пишешь, а он одно и то-же. "Зачем смещать?" и всё тут:)
12.06.2011, 09:43
Не, ну не совсем я бестолковый!:) Разжевали,теперь понял.:)) Спасибо!:)
Добавлено через 10 минут
petruha256,допустим винт 2м.В оригинале плохой перевод и многое для меня осталось непонятным.Как расчитать рычаг его смещения?
12.06.2011, 12:04
С неё собственно и началась эта тема.
У меня хвост первого чеха устроен как на картинке(но без расчета),вращение винта по часовой стрелке(смотря на винт)
12.06.2011, 13:26
Цитата:
Сообщение от Илья МГУ
Без момента от генератора обороты будут расти до тех пор, пока угол атаки не станет 1-1.5 градуса,
Хорошо бы, вот только угол постоянный.
Угол атаки при разносе изменится не из-за поворота лопастей, а из-за того, что увеличится окружная скорость, т.е. по сути - быстроходность.
12.06.2011, 14:40
petruha256,допустим винт 2м.В оригинале плохой перевод и многое для меня осталось непонятным.Как расчитать рычаг его смещения?
Не влезая в дебри примерно так.
(1) Fa*x*pi/2=m*g*l*sin(a).
Fa - осевая сила на винт.
по Сабинину (2) Fa=1,172*pi*D^2/4*1,19/2*V^2
по Жуковскому (2.1) Fa=0,888*pi*D^2/4*1,19/2*V^2,
где D - диаметр ветроколеса, V скорость ветра;
X - искомое смещение (offset);
m - масса хвоста;
g - ускорение свободного падения;
l - расстояние от шкворня до центра тяжести хвоста;
a - угол наклона шкворня.
Допустим - винт 2 м, скорость ветра, при которой хвост должен сложиться =10 м/с
считаем по Жуковскому Fa=0,888*3.1415*2^2/4*1.19/2*10^2=165Н
Масса хвоста =5 кг,
расстояние от шкворня до центра тяжести хвоста =2м,
угол наклона шкворня =20 градусов
X=5*9,81*2*sin(20)/165/3.1415*2=0,129 м.
12.06.2011, 16:07
Осевая сила на винт не зависит от его КИЭВ?
Добавлено через 15 минут
Площади крыла хвоста тоже не видно.А ведь от его формы тоже многое должно зависить..
12.06.2011, 16:10
Зависит, но не сильно. Если винт нагружен до максимально возможного КИЭВ этого винта - то можно пользоваться этими формулами.
Если винт недогружен - коэффициент осевой силы растет. Вообще без нагрузки вырастет до 1 по Жуковскому и где-то до 1,3-1,35 по Сабинину.
А вообще - формулы для идеального винта.
Добавлено через 1 минуту
Площадь крыла хвоста - это из другой оперы - из той, которая должна обеспечить руление по ветру и удержание хвоста в нужном направлении, а совсем не из той, которая должна обеспечивать складывание для защиты от урагана.
12.06.2011, 16:25
petruha256,спасибо за объяснения:),будем пользоваться.:)
12.06.2011, 22:04
petruha256, Спасибо Вам тоже. Немного вроде становится понятно. У меня винт диаметр два метра, смещение 0.129 м, вес хвоста 5кг, угол наклона шкворня 20 гадусов. Правельно я Вас понял? Еще непонятно какая должна быть площадь хвоста? И еще если вращение правое значит смещать влево, а левое значит смещать вправо?
12.06.2011, 22:14
Павел,непонятно только зачем вам делать растояние от шкворня до центра тяжести хвоста 2м.?Это ж сам хвост метра три будет..Не многовато ль?
12.06.2011, 22:36
Число лопастей
Показатель быстроходности Z
Если в эту формулу подставить данные для выбранного ветроколеса диаметром 2 м и 6 лопастями, то получим частоту вращения. Зависимость частоты от скорости ветра показано в табл. 3.
Таблица 3. Обороты ветроколеса диаметром 2 м с шестью лопастями в зависимости от скорости ветра
|
Скорость ветра, м/с |
||||||||||||
|
Число оборотов, об/мин |
Примем максимальную рабочую скорость ветра равной 7-8 м/с. При более сильном ветре работа ветрогенератора будет небезопасной и должна будет ограничиваться. Как мы уже определили, при скорости ветра 8 м/с максимальная мощность выбранной конструкции ветроэлектростанции будет равна 240 Вт, что соответствует частоте вращения ветроколеса 229 об/мин. Значит, нужно подобрать генератор с соответствующими характеристиками.
К счастью, времена тотального дефицита «канули в Лету», и нам не придётся по традиции приспосабливать автомобильный генератор от ВАЗ-2106 к ветряной электростанции. Проблема в том, что такой автомобильный генератор, например, Г-221 является высокооборотным с номинальной частотой вращения от 1100 до 6000 об/мин. Получается, без редуктора наше тихоходное ветроколесо ни как не сможет раскрутить генератор до рабочих оборотов.
Делать редуктор к нашему «ветряку» мы не будем, и поэтому подберём другой тихоходный генератор, чтобы закрепить ветроколесо просто на валу генератора. Наиболее подходящим для этого является веломотор, специально разработанный для мотор-колеса велосипедов. Такие веломоторы имеет низкие рабочие обороты, и могут легко работать в режиме генератора. Наличие постоянных магнитов в этом типе двигателя будет означать отсутствии проблем с возбуждением генератора как в случае, например, с асинхронными двигателями переменного тока, у которых, обычно, используются электромагниты (обмотка возбуждения). Без подпитки током обмотки возбуждения такой двигатель не будет вырабатывать ток при вращении.
К тому же весьма приятная особенность веломоторов заключается в том, что они относятся к бесколлекторным двигателям, а значит, не требуют замены щёток. В табл. 4 представлен пример технических характеристик веломотора мощностью 250 Вт. Как видим из таблицы, этот веломотор отлично подойдёт в качестве генератора для «ветряка» мощностью 240 Вт и с максимальными оборотами ветроколеса 229 об/мин.
Таблица 4. Технические характеристики веломотора мощностью 250 Вт
|
Производитель |
Golden Motor(Китай) |
|
Номинальное напряжение питания |
|
|
Максимальная мощность |
|
|
Номинальные обороты |
|
|
Крутящий момент |
|
|
Тип питания статора |
бесколлекторный |
Изготовление ветрогенератора своими руками
После того как приобретён генератор, можно приступать к сборке ветрогенератора своими руками. На рисунке изображено устройство ветроэлектростанции. Способ крепления и расположения узлов может быть иным и зависит от индивидуальных возможностей конструктора, но нужно придёрживаться размеров основных узлов на рис. 1. Эти размеры подобранны под данную ветряную электростанцию с учетом конструкции и размеров ветроколеса.
|
|
Устройство ветрянной электростанции 1. лопасти ветроколеса; 2. генератор (веломотор); 3. станина для закрепления вала генератора; 4. боковая лопата для защиты ветрогенератора от ураганного ветра; 5. токоприёмник, который передаёт ток к неподвижным проводам; 6. рама для крепления узлов ветряной электростанции; 7. поворотный узел, который позволяет поворачиваться ветрогенератору вокруг оси; 8. хвост с оперением для установки ветроколеса по ветру; 9. мачта ветрогенератора; 10. хомут для крепления растяжек |
На рис. 1 изображены размеры боковой лопаты (1), хвоста с оперением (2), а также рычага (3), через который
передаётся усилие от пружины. Хвост с оперением для поворота ветроколеса по ветру нужно изготовить по размерам на рис. 1 из профильной трубы 20х40х2,5 мм и кровельного железа в качестве оперения.
Крепить генератор следует на таком расстоянии, чтобы минимальное расстояние между лопастями и мачтой было не менее 250 мм. В противном случае нет гарантий, что лопасти, прогнувшись под действием ветра и гироскопических сил, не разобьются об мачту.
Изготовление лопастей
Ветряк своими руками обычно начинается из лопастей. Наиболее подходящим материалом для изготовления лопастей тихоходного ветряка является пластик, точнее пластиковая труба. Изготовить лопасти из пластиковой трубы проще всего - небольшая трудоёмкость и трудно ошибиться новичку. Также пластиковые лопасти в отличии от деревянных гарантированно не покорежатся от влаги.
Труба должна быть из ПВХ диаметром 160 мм для напорного трубопровода или канализации, например, SDR PN 6,3. У таких труб толщина стенки не менее 4 мм. Трубы для безнапорной канализации не подойдут! Эти трубы слишком тонкие и непрочные.
На фото изображено ветроколесо с разбившимися лопастями. Эти лопасти были изготовлены из тонкой ПВХ трубы (для безнапорной канализации). Они прогнулись от давления ветра и разбились об мачту.
|
|
|
|
Расчет оптимальной формы лопасти довольно сложный и нет необходимости его тут приводить, пусть им занимаются профессионалы своего дела. Нам же достаточно изготовить лопасти, используя уже рассчитанный шаблон по рис. 2, на котором изображено размеры шаблона в миллиметрах. Нужно просто вырезать такой шаблон из бумаги (фото шаблона лопасти в масштабе 1:2), далее приложить к трубе 160 мм, нарисовать контур шаблона на трубе маркером и вырезать лопасти с помощью электролобзика или вручную. Красными точками на рис. 2 изображено ориентировочное расположение креплений лопастей.
В итоге у Вас должно будет получиться шесть лопастей, формой как на фотографии. Чтобы полученные лопасти имели более высокий КИЭВ и меньше издавали шума при вращении, нужно сточить острые углы и края, а также отшлифовать все шершавые поверхности.
Для крепления лопастей к корпусу веломотора нужно использовать головку ветродвигателя, которая представляет собой диск из мягкой стали толщиной 6-10 мм. К нему приварены шесть стальных полос толщиной 12 мм и монтажной длинной 30 см с отверстиями для крепления лопастей. Диск крепится к корпусу веломотора с помощью болтов с контргайками за отверстия под крепление спиц.
После изготовления ветроколеса, его нужно обязательно отбалансировать. Для этого ветроколесо закрепляется на высоте в строго горизонтальном положении. Желательно, это сделать в закрытом помещении, где нет ветра. При сбалансированном ветроколесе лопасти не должны самопроизвольно поворачиваться. Если же какая-то лопасть тяжелее, её нужно сточить с конца до уравновешивания в любом положении ветроколеса.
Также нужно проверить вращаются ли все лопасти в одной плоскости. Для этого замеряется расстояние от конца нижней лопасти до какого-нибудь ближайшего предмета. Затем ветроколесо поворачивается и замеряется расстояние от выбранного предмета до других лопастей. Расстояние от всех лопастей должно быть в пределах +/- 2 мм. Если разница больше, то перекос нужно устранить, подогнув стальную полосу к которой крепится лопасть.
Крепление генератора (веломотора) к раме
Поскольку генератор испытывает большие нагрузки, в том числе и от гироскопических сил, его следует надёжно закрепить. Сам веломотор имеет прочную ось, поскольку используется при больших нагрузках. Так, его ось должна выдерживать вес взрослого человека при динамических нагрузках, возникающих при ездё на велосипеде.
Но на раме велосипеда веломотор крепится с двух сторон, а не с одной, как будет при работе в качестве генератора тока для ветряной электростанции. Поэтому вал нужно крепить к станине, которая представляет собой металлическую деталь с резьбовым отверстием для накручивания на вал веломотора соответствующего диаметра (D) и четырьмя монтажными отверстиями для крепления стальными болтами М8 к раме.
Желательно, использовать максимально большую длину свободного конца вала для крепления. Чтобы вал не прокручивался в станине, его нужно закрепить гайкой с контршайбой. Станину лучше всего изготовить из дюралюминия.
Для изготовления рамы ветрогенератора, то есть основы, на которой будут располагаться все другие детали, нужно
использовать стальную пластину толщиной 6-10 мм или отрезок швеллера подходящей ширины (зависит от наружного диаметра поворотного узла).
Изготовление токоприёмника и поворотного узла
Если к генератору просто привязать провода, то рано или поздно провода перекрутятся при вращении ветряка вокруг оси и оборвутся. Чтобы этого не произошло, нужно применить подвижный контакт - токоприёмник, который состоит из втулки, изготовленной из изоляционного материала (1), контактов (2) и щёток (3). Для защиты от осадков контакты токоприёмника должны быть закрыты.
Для изготовления токоприёмника ветрогенератора удобно использовать такой способ: сначала на готовом поворотном узле размещаются контакты, например, из толстой латунной или медной проволоки прямоугольного сечения (используется для трансформаторов), контакты должны быть уже с припаянными проводами (10), в качестве которых нужно использовать одно- или многожильный медный провод сечением не менее 4 мм 2 . Контакты накрываются пластиковым стаканчиком или другой ёмкостью, закрывается отверстие в опорной втулке (8) и заливается эпоксидной смолой. На фото использована эпоксидная смола с добавкой двуокиси титана. После затвердевания эпоксидной смолы деталь стачивается на токарном станке до появления контактов.
В качестве подвижного контакта лучше всего использовать медно-графитовые щетки от автомобильного стартёра с плоскими пружинами.
Для того чтобы ветряное колесо ветрогенератора могло поворачиваться по ветру, необходимо обеспечить подвижное соединения рамы ветродвигателя с неподвижной мачтой. Подшипники располагаются между опорной втулкой (8), которая через фланец соединяется с трубой мачты с помощью болтов и муфтой (6), которая приваривается дуговой сваркой (5) к раме (4). Чтобы облегчить поворот, нужен поворотный узел с использованием подшипников (7) с внутренним диаметром не менее 60 мм. Лучше всего подойдут роликоподшипники, которые лучше воспринимают осевые нагрузки.
Защита ветряной электростанции от ураганного ветра
Максимальная скорость ветра, при которой может эксплуатироваться данная ветряная электростанция, составляет 8-9 м/с. Если скорость ветра больше, работа ветряной электростанции должна ограничиваться.
Конечно, этот предлагаемый тип ветряка для изготовления своими руками тихоходный. Вряд ли лопасти раскрутятся до чрезвычайно высоких оборотов, при которых они разрушаться. Но при слишком сильном ветре давление на хвост оперения становится очень значительным, и при резком изменении направления ветра ветрогенератор будет резко поворачиваться.
Учитывая же, что лопасти при сильном ветре быстро вращаются, то ветроколесо превращается в большой тяжелый гироскоп, который противится любым поворотам. Именно поэтому между рамой и ветроколесом возникают значительные нагрузки, которые сосредотачиваются на валу генератора. Известно много случаев, когда любители строили ветрогенераторы своими руками без какой-либо защиты от ураганно ветра, и у них из-за значительных гироскопических сил ломались прочные оси автомобильных генераторов.
Кроме того, шестилопасное ветроколесо диаметром 2 м обладает значительным аэродинамическим сопротивлением, и при сильном ветре будет значительно нагружать мачту.
Поэтому, чтобы самодельный ветрогенератор служил долго и надёжно, а ветроколесо не свалилось на голову прохожим, необходимо защищать его от ураганных ветров. Проще всего защитить ветряк с помощью боковой лопаты. Это довольно простое устройство, которое хорошо зарекомендовало себя на практике.
Работа боковой лопаты заключается в следующем: при рабочем ветре (до 8 м/с) давление ветра на боковую лопату
(1) меньше жесткости пружины (3), и ветряк устанавливается приблизительно по ветру с помощью оперения. Для того чтобы пружина не складывала ветряк при рабочем ветре более чем это нужно, между
хвостом (2) и боковой лопатой натянута растяжка (4).
Когда скорость ветра достигает 8 м/с, давление на боковую лопату становится сильнее, чем усилие пружины, и ветрогенератор начинает складываться. При этом ветряной поток начинает набегать на лопасти под углом, что ограничивает мощность ветроколеса.
При очень сильном ветре ветряк складывается полностью, и лопасти устанавливаются параллельно направлению ветра, работа ветряка практически прекращается. Обратите внимание, что хвост оперения не связан с рамой жестко, а вращается на шарнире (5), который должен быть изготовлен из конструкционной стали и иметь диаметр не менее 12 мм.
Размеры боковой лопаты приведены на рис. 1. Саму боковую лопату, также как и оперение, лучше всего изготовить из профильной трубы 20х40х2,5 мм и стального листа толщиной 1-2 мм.
В качестве рабочей пружины можно использовать любые пружины из углеродистой стали с защитным цинковым покрытием. Главное, чтобы в крайнем положении усилие пружины равнялось 12 кг, а в начальном положении (когда ветряк ещё не складывается) - 6 кг.
Для изготовления растяжки следует использовать стальной велосипедный тросик, концы тросика загибаются в петлю, а свободные концы закрепляются восемью витками медной проволки диаметром 1,5-2 мм и спаиваются оловом.
Мачта ветрогенератора
В качестве мачты для ветряной электростанции можно использовать стальную водопроводную трубу диаметром не менее 101-115 мм и минимальной длинной 6-7 метров при условии относительно открытой местности, где на расстоянии 30 м не было бы препятствий для ветра.
Если же ветряную электростанцию невозможно установить на открытой площадке, то тут ничего не поделаешь. Нужно увеличивать высоту мачты так, чтобы ветроколесо было хотя бы на 1 м выше окружающих препятствий (домов, деревьев), иначе выработка электроэнергии ощутимо снизится.
Само основание мачты следует устанавливать на бетонную площадку, чтобы оно не продавливалось в размокшую почву.
В качестве растяжек нужно использовать стальные оцинкованные монтажные тросы, диаметром не менее 6 мм. Растяжки крепятся к мачте посредством хомута. У земли тросы крепятся к прочным стальным колышкам (из трубы, швеллера, уголка и т.д.), которые закопаны в землю под углом на полную глубину полтора метра. Ещё лучше, если они дополнительно замоноличенны у основания бетоном.
Поскольку мачта в сборе с ветрогенератором обладает значительным весом, то для ручной установки нужно использовать противовес, изготовленный из такой же стальной трубы, как и мачта или деревянного бруса 100х100 мм с грузом.
Электрическая схема ветряной электростанции
На рисунке изображена простейшая схема зарядки аккумуляторов: три вывода от генератора подключаются к трёхфазному выпрямителю, который представляет собой три диодных полумоста подключенных параллельно и объединённых звездой. Диоды должны быть рассчитаны на минимальное рабочее напряжение 50В и ток 20А. Так как максимальное рабочее напряжение от генератора будет равно 25-26 В, то выводы от выпрямителя подключаются к двух батареям на 12 вольт, соединённых последовательно.
При использовании такой простейшей схемы зарядка аккумуляторов протекает следующим образом: при низком напряжении менее 22 В зарядка аккумуляторов происходит очень слабо, поскольку ток ограничивается внутренним сопротивлением аккумуляторов. При скорости ветра 7-8 м/с вырабатываемое напряжение генератора будет в пределах 23-25 В, и начнётся интенсивный процесс зарядки аккумуляторов. При более высокой скорости ветра работа ветрогенератора будет ограничиваться боковой лопатой. Для защиты аккумуляторных батарей (при аварийной работе ветряной электростанции) от чрезмерного сильного тока в схеме должен быть плавкий предохранитель, рассчитанный на максимальный ток 25 А.
Как видите, эта простая схема имеет значительный недостаток - при тихом ветре (4-6 м/с) аккумуляторная батарея практически не будет заряжаться, а ведь именно такие ветра чаще всего встречаются на равнинной местности. Для того чтобы подзаряжать аккумуляторные батареи при несильном ветре, нужно использовать контроллер заряда, который подключается перед аккумуляторными батареями. Контроллер заряда будет автоматически преобразовывать необходимое напряжение, также контроллер более надёжен, чем плавкий предохранитель и предупреждает перезаряд аккумуляторов.
Чтобы использовать аккумуляторные батареи для питания бытовой техники рассчитанной на переменное напряжение 220 В, понадобится дополнительно инвертор для преобразования постоянного напряжения 24 В соответствующей мощности, которая подбирается в зависимости от пиковой мощности. Например, если Вы будете подключать к инвертору освещение, компьютер, холодильник, то вполне достаточно инвертора рассчитанного на 600Вт, если же планируете хоть изредка дополнительно пользоваться электродрелью или дисковой пилой (1500 Вт), то следует выбрать инвертор мощностью 2000 Вт.
На рисунке показано более сложную электрическую схему: в ней ток от генератора (1) сначала выпрямляется в
трехфазном выпрямителе (2), далее напряжение стабилизируется контроллером заряда (3) и заряжает аккумуляторные батареи на 24 В (4). Для питания бытовых приборов подключается инвертор (5).
Токи от генератора достигают десятки ампер, поэтому для соединения всех приборов в цепи следует использовать медные провода общим сечением 3-4 мм 2 .
Желательно ёмкость аккумуляторных батарей взять не менее 120 а/ч. Общая емкость батарей будет зависеть от средней интенсивности ветра в регионе, а также от мощности и частоты подключаемой нагрузки. Более точно необходимая ёмкость будет известна в процессе эксплуатации ветряной электростанции.
Уход за ветряной электростанцией
Рассмотренный тихоходный ветрогенератор для изготовления своими руками, как правило, хорошо запускается при слабом ветре. Для нормальной работы ветрогенератора вцелом нужно придерживаться таких правил:
1. Через две недели после запуска опустить ветрогенератор при слабом ветре и проверить все крепления.