Изготовления ветряного колеса для ветроэлектростанций

Основная деталь ветродвигателя это, пожалуй, ветряное колесо. Начинать постройку ветродвигателя нужно с него.

По своей конструкции ветряное колесо сложнее пропеллера и представляет из себя пространственную круглую решетку из лопастей.

Выполнятся лопасти ветряного колеса могут из дюралевого, стального или алюминиевого листа толщиной порядка 1,5 – 2мм. Ветряное колесо представляет из себя тихоходное устройство. Для того что бы связать ветряное колесо с электрогенератором необходимо ставить мультипликатор, имеющий передаточное число порядка 1:15, 1:20. Это связано с тем, что эффективная работа генератора чаще всего достигается при его частоте вращения не ниже 1000 об/мин.

Огромнейшим плюсом ветроколеса будет то, что оно способно вращаться при относительно малой скорости ветра и практически бесшумно. Ну а недостатком будет сложность конструкции, тихоходность и громоздкость.

Возможен такой вариант изготовления ветроколеса. Для этого необходимо взять пару листов кровельного железа, предпочтительно оцинкованного и нового. Сложив листы вместе, и скрепив их, нужно на них вычертить четыре окружности с диаметрами 300, 800, 1400, 2000 мм.

После чего нужно разделить большую окружность на 16 равных частей и после этого соединить с центром точки на окружности. На практике это можно сделать так: наметить диаметр колеса, перпендикулярно отмеченному диаметру провести еще один и мы получаем круг, поделенный на четыре сектора равных. Теперь необходимо повторить эту операцию, таким образом, чтоб вновь проведенные диаметры делили полученные более ранним делением секторы пополам. Итого 8 секторов. Делим каждый из них снова пополам и получаем шестнадцать. Каждый сектор (лопасть в будущем) должны иметь 22,5⁰.

После выполнения данных действий каждый сектор следует поделить еще на двое между первой и второй окружностями. В центре каждой лопасти по третьей окружности необходимо сделать пометку для отверстий.

Закончив таким образом разметку обе его половины вырезают по окружности четыре, после чего разрезают на сектора до окружности один. Данную работу выполняют зубилом или ножницами по металлу. После окончания разрезки у каждой лопасти зубилом вырубают по половине площади между второй и первой окружностями. Отверстия, полученные таким образом, дают возможность ветру, который дует на центр ветряного колеса, проходить в них, тем самым не оказывая сильного давления на центр ветряного колеса, что сильно тормозит работу ветродвигателя.

Сквозные отверстия делают на третьей окружности по сделанным отметкам в каждой лопасти диаметром в 5-6 мм. Через них будет продеваться толстая стальная проволока для упрочнения конструкции ветроколеса. Разметка ветроколеса показана на рисунке ниже:

Деревянная крестовина используется для крепления ветряного колеса. Для ее изготовления необходимо взять доску толщиной не менее 40 мм и сделать из нее три бруска длиной по 800 мм каждый и с шириной – два по 40 мм и один 80 мм. После чего данные бруски связываются в крестовину, на которую впоследствии и крепят ветроколесо так, что б его полудиски сходились на широком брусе. При этом ветряное колесо крепить к крестовине лучше шурупами, чем гвоздями. Сцепление планок крестовины показано ниже:

Лопасти вывертываются справа налево под углом примерно 25⁰.

Что бы укрепить данную конструкцию используют железную проволоку толщиной примерно 5-6 мм и длиной 4500 мм. Из проволоки свивают кольцо диаметром 1400 мм. После чего его аккуратно продевают через сделанные по третьей окружности отверстия лопастей, после чего скрепляют прочно проволочными скрутками. Теперь ветряное колесо обладает достаточной устойчивостью. После проведения данных операций его насаживают на главный вал. В качестве данного вала могут применять металлическую трубу диаметром 40-45 мм и длиной порядка 1000 мм. Также могут использовать таких же размеров цельнометаллический стержень.

Ветроколесо прочно насаживают на вал таким образом, что бы оно не могло вращаться на нем.

После сборки данного механизма его необходимо сбалансировать. Для балансировки главный вал ветроколеса кладут концами на два горизонтально положенных бруса. Вал должен свободно приходить в движение вместе с ветроколесом на брусьях. Если при вращении ветроколесо сохраняет приданное ему положение, то можно считать, что оно сбалансировано. Если же при вращении ветроколеса одна из лопастей будет стремится занять нижнее положение – значит нагрузке распределяется не симметрично.

Для выравнивания данного дисбаланса к лопасти, занимающей верхнее положение, прикрепляют железную полоску. Потом опять продолжают испытания. Если стала перевешивать сторона с железной полоской, то данная полоска снимается, чуть – чуть подрезается и опять ставится, после чего испытания возобновляют. Эта операция проводится до тех пор, пока механизм не будет сбалансирован.

После окончания балансировки ветроколесо покрывается краской, для защиты от факторов окружающей среды (снег, дождь). Если ветряное колесо изготавливалось из оцинковки, то красить его не нужно.