Как сделать вертикальный ветрогенератор своими руками?

Сделать своими руками роторный ветрогенератор вы можете из подручных средств, которые вы найдете у себя дома. Для устройства вам потребуются обычные материалы, среди которых алюминий, фанера и магниты. Конструкция должна вырабатывать до 50 киловатт-часов энергии в месяц, когда устойчиво дует ветер. Вертикальный агрегат лучше всего функционирует при ветре со скоростью от 10 до 30 километров в час. Тестирование ветрогенератора при ветре 80 километров в час показало, что пропеллер раскрутился так сильно, что лопасти невозможно было остановить. Главный недостаток системы, которую мы опишем в этом материале, является производство небольшого количества электрической энергии.

Дизайн и чертежи мы позаимствуем из проекта Lenz2, который был разработан Эдом Ленцем. Это устройство типа Савониуса, но имеет некоторые изменения, за счет которых все три крыла используют сопротивление ветра в качестве подъемной силы. Таким образом, наша конструкция эффективнее чистого Савониуса.

В оригинале установка имеет высоту 120 см и диаметр 90 см. Мы уменьшили конструкцию в размерах до 45 и 53 см соответственно.

Материалы и инструменты

Для работы вам потребуются некоторые набор материалов и инструментов, которые вы можете заменять альтернативными, которые у вас есть. Главное, чтобы они подходили.

Материалы:

• фанера толщиной 5-10 мм;
• металлическая лента с отверстиями;
• гайки и болты;
• стержень длиной 60 см и диаметром 10 мм;
• тонкий листовой металл;
• гайки 10 мм для стержня;
• 9 кусков древесины размером 10х25х450 мм;
• оборудование для генератора.

Инструменты:

• дрель со сверлами;
• ключи;
• ножницы по металлу;
• лобзик или ножовка.

Последовательность работ

Работы по созданию ветрогенератора своими руками выполняются в следующей последовательности:

1. Подготовка деталей лопастей.
2. Их сборка.
3. Создание осевого стержня.
4. Сборка конструкции.

Вырезание лопастей

Для обеспечения хорошей аэродинамики крыла нужно создать каплеобразную форму. У вертикального ветрогенератора три лопасти, поэтому вам нужно вырезать 6 подобных деталей. Размер уменьшен вдвое относительно оригинального проекта Эда Ленца.
Советуем вырезать шаблон из картона и использовать его в качестве лакала, перенося рисунок на фанеру.

Сделать это можно следующим образом:

1. Вырежьте из картона прямоугольник размерами 90х190 мм.
2. Нарисуйте посередине линию по длинной оси.
3. Сделайте отметку по линии, отступив от одного конца 45 мм.
4. Проведите через отметку линию к краям перпендикулярно осевой линии.
5. При помощи циркуля начертите полукруг радиусом 45 мм вверху отметки. Соедините две боковые части кромки с верхним краем.
6. Края полукруга соедините с центральной точкой дальнего края осевой линией по центру.
7. Вырежьте лекало.

При помощи картонного шаблона начертите на фанере шесть изображений и вырежьте их лобзиком.

Также нам нужно сделать три планки для соединения двух фанерных деталей по концам каждого крыла. Планки имеют длину, которая зависит от высоты крыла. В нашем случае это 530 мм, так как эту высоту можно установить на вертикальной оси. У нас получились следующие размеры: 12х25х530 мм.

Карандашом надо отметить на деталях из фанеры пазы, в которые придется вставить деревянные планки. Два паза с одной стороны элемента, и один с другой. Далее детали надо вырезать лобзиком.

Заостренные концы лопастей будут поворачиваться к центру ветроустановки на 9 градусов. Это измерение эмпирическим путем определил Эдуард Ленц. Практика доказывает, что этот угол отлично работает. У вас будет возможность регулирования его после сборки, если вы решите проверить правильность расчетов.

Собираем лопасти

После вырезания всех деталей лопастей можно приступить к их сборке. Для сборки каждого крыла нужно вставить планку в пазы на нижней и верхней детали. Убедитесь в том, что планки не выходят за пределы кромки фанерной части – выровняйте их.

Для крепления надо предварительно высверлить отверстие сквозь фанеру через планку. Достаточно использовать для крепления один шуруп длиной 5-7 мм. Дополнительно можно использовать клей, но это не необходимость. Таким же способом надо соединить две другие заготовки.

Задняя сторона с двумя планками и круглая часть должна быть покрыта чем-нибудь. Можно использовать обычные алюминиевые листы или другой подходящий материал. Например, если вырезать два куска алюминия 15х53 см, вы можете обвернуть передний и обратный край всех крыльев. Часть листа можно приложить от первой планки до второй по кромке спереди. Каждую часть следует закрепить несколькими финтами. Некоторые вошли внутрь деревянного края, а другие в край фанеры. После этого крепим на задней части втору и привинчиваем к планке.

Сделайте то же самое с другими крыльями. Далее их можно будет установить. Для этого закрепите металлический стержень в месте, где будет вращаться ветряк.

Делаем осевой стержень

Крылья крепятся вдоль центральной оси на фанерных дисках с распорками, соединяющими вершины и основания крыльев.

Надо вырезать два круга из 10-миллиметровой фанеры диаметром 20 см. лучше используйте для этого круглый транспортир. На нем отметьте три части по 120 градусов линиями – это будут распорки стойки.

Высверлите отверстие в середине каждого диска. Оно должно по диаметру совпадать со стержнем.

Распорки, которые соединяют диски и крылья, можно делать разными способами. Наиболее простым решением на наш взгляд является их создание из дерева. Материал подойдет для нижней распорки, а для верхнего можно купить 150 см полосы оцинкованного металла, по центральной линии которой надо пробить отверстия.

Стойки надо сократить до 28 см, а в конце каждой из них в 25 мм от центра окружности отметить по одной линии 120 градусов. Высверливаем в стойке два отверстия, а потом одно через фанерный круг. Прочно крепим все болтами.

Сначала следует накрутить гайку 12 мм нижней части оси, чтобы она располагалась в 60 мм от конца. Надо надеть снизу на ось один фанерный диск до самой гайки, а потом накрутить еще гайку, хорошенько притянув ее к диску. Эти гайки следует подогнать друг к другу, чтобы диск прочно сидел на своем месте. Точно так же надо установить второй диск на обратном конце стержня. Вероятно, вам придется регулировать положение диска таким образом, чтобы его приспособить к высоте крыльев и оставить место для крепления оси генератора или прочих деталей.
Далее можете устанавливать крылья. Болтами зафиксируйте фанерные торцы крыльев на распорках центрального диска. Крылья надо закрепить максимально жестко, но они при этом должны свободно вращаться. Теперь выровняйте то, что вы нарисовали, по линии на верхней стойке в 9 градусов, а потом затяните верхние и нижние гайки.

Наш ветряк готов к установке генератора или иного устройства.

Процесс сборки

В любом случае вам нужно будет установить собранное на ротор или поддерживающую рамку, благодаря чему он будет легко вращаться. Здесь подойдет генератор мощностью 24 вольта постоянного тока. Например, можно взять его от батареи газонокосилки.

Двигатель имеет плюсовый и минусовой разъемы с одного конца и выступающий вал на другом конце. Нам попался вал диаметром 10 мм с тонкой нитью – это усложнило работу. Проблему мы решили креплением L-образного кронштейна на вал двигателя. Для этого потребовался кусок металла от старого руля U-образной формы отверстиями вверху и по бокам. Болтами закрепили П-образный разъем к кронштейну L-образной формы.

Вырезаем отверстие в куске фанеры необходимых размеров, чтобы залез мотор. После установки двигателя на фанеру нужно зафиксировать его при помощи болтов. Для испытания своего творения нужно поставить его на тяжелый деревянный ящик.

Как работает

Приспособление вращается довольно хорошо при нормальном ветре. Когда мы тестировали, его скорость составляла 25 км/ч. Последним шагом стало подключение генератора. Необходимо подвести провода через инвертор, превращающий постоянное напряжение в переменный ток. После этого провод надо соединить с АКБ.