Lenz2 Wind Turbine: 12 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:54

Это руководство покажет вам, как построить ветряную турбину Lenz2 из материалов, которые есть у вас в доме. Дизайн был разработан и протестирован Эдом Ленцем из Windstuffnow.com: https://www.windstuffnow.com/main/lenz2_turbine.htm. Lenz2 VAWT (вертикальная ветровая турбина Axix) имеет высоту 4 фута и диаметр 3 фута. По сути, это турбина в стиле Савониуса, но с той изысканностью, что три крыла имеют форму, обеспечивающую подъемную силу, из-за их каплевидной формы. В приведенной выше ссылке Ленц описывает, как он поместил ананометр внутри стационарной турбины и показал, что скорость ветра измеряется, проходя мимо твердой части крыльев. Эта турбина более эффективна, чем чистый Савониус, поскольку она обеспечивает как сопротивление, так и подъемную силу. В моей конструкции я уменьшил диаметр примерно до 18 дюймов, а высоту до 21 дюйма. (Оглядываясь назад, я должен был сделать высоту 18 дюймов, чтобы центральная ось была свободна на обоих концах для гибкости в установке.) Я смог использовать материалы, которые у меня были под рукой, для сборки турбины. Когда я тестировал его при скорости ветра 15 миль в час, он работал настолько хорошо, что я боялся останавливать его из-за страха получить травму. Единственным недостатком того, что я производил, было то, что он производил очень мало электроэнергии. Это связано не с конструкцией турбины, а с природой двигателя постоянного тока, к которому я его прикрепил. В этом уроке основное внимание будет уделено тому, как построить саму турбину. Вся заслуга в дизайне и некоторых инструкциях принадлежит Эду Ленцу. [Примечание: с тех пор, как это руководство было опубликовано, я узнал больше о том, как должны иметь форму крылья. Детали конструкции для lenz2, представленные в этом руководстве, все еще сохраняются, но размеры крыла на шаге 2 должны быть заменены размерами крыла, указанными во вновь вставленном шаге 3.]

Шаг 1. Необходимые материалы

Материалы, которые вам понадобятся, перечислены ниже. Свободно заменяйте альтернативы, если считаете, что они подойдут. Материалы Фанера (четверть или полдюйма) Стальная обвязка с отверстиями в ней (возможны другие альтернативы) Гайки и болты 24-дюймовый стержень с полной резьбой (полдюйма в диаметре). 5-дюймовые гайки, которые подходят к стержню с полной резьбой (их около 6) Кровельный оклад, тонкий листовой металл или даже какой-то гибкий пластик 9 кусков пиломатериалов, 0,5 "x 1" x 18 "Крепеж для установки вашей турбины (вам придется это спроектировать) ИнструментыСверла и сверла Олово ножницы

Шаг 2: вырежьте концы крыльев

[Примечание: конструкция крыла на этом этапе не дает наилучшей подъемной силы. Пожалуйста, посмотрите на шаг 3 для лучшего дизайна. Это покажет, что стороны крыла не симметричны. На шаге 3 также будет описана процедура определения размера крыла в зависимости от диаметра lenz2. (добавлено 1 июня 2008 г.). ''] Каплевидные наконечники будут обеспечивать аэродинамическую форму крыльев. У вас будет три крыла, поэтому вам понадобится 6 концевых частей. Размер, который я использовал, был вдвое меньше размеров наконечников, описанных Эдом Ленцем. В основном они похожи на рожки мороженого. Я рекомендую вам вырезать шаблон из картона и использовать его, чтобы нарисовать шесть его изображений на полудюймовой фанере. Вот как это нарисовать: 1. Вырежьте из картона прямоугольник размером 3,5 x 7,5 дюйма 2. Проведите центральную линию вдоль длинной оси 3. Сделайте отметку на этой линии на расстоянии 1,75 дюйма от одного из концов (назовем это верхним концом) 4. Проведите горизонтальную линию через эту отметку к боковым краям так, чтобы она пересекала вертикальную линию под углом 90 градусов. компасом, нарисуйте полукруг размером 1,75 дюйма в верхней части этой отметки. Он должен пересекать два боковых края и верхний край. От того места, где центральная линия пересекает нижний край, проведите линии до точек, где полукруг пересекает боковые края. 7. Вырежьте шаблон. Используйте картонный шаблон, чтобы нарисовать шесть изображений на полу-дюймовой фанере. Вы можете вложить их таким образом, чтобы не терять фанеру. Используйте лобзик, чтобы вырезать концы.

Шаг 3: Доработка: изменение формы крыла

Первоначальная форма крыла, представленная в этом руководстве, не совсем соответствует плану, опубликованному для Lenz2. Посоветовавшись с Эдом Ленцем, я осознал ошибку, которую сделал, интерпретируя его планы. На этом этапе проиллюстрирован новый дизайн. Обратите внимание, что угол, обозначенный как «Угол А», равен 90 градусам. Сторона А находится под прямым углом к линии диаметра закругленного конца крыла. В первоначальном дизайне, который я представил в этом руководстве, две линии, образующие заостренный конец, были равной длины, и их углы к линии диаметра были одинаковыми. Этот конус был симметричным, тогда как в показанном здесь изменении конус не был симметричным. Установка угла A в 90 градусов даст крылу больше подъемной силы. Я изменил размер конструкции, чтобы я мог управлять мини-генератором, который продавался на windstuffnow.com (но больше не доступен). Основные этапы изготовления lenz2 остаются в силе. Базовый расчет: теперь я лучше понимаю, как определить размер и пропорции крыла. Сначала вы определяете, какой будет диаметр lenz2. Самый простой способ сделать это - решить, какое расстояние будет от центральной оси lenz2 до внешнего края крыла. Это будет радиус lenz2. Вы удваиваете его, чтобы получить диаметр. В моем новом дизайне я сделал предположение, что диаметр lenz2 будет 16 дюймов (то есть расстояние от центральной оси до внешнего края крыла будет 8 дюймов). Определите диаметр крыла, умножьте диаметр ленц2 на 0,1875. В моем примере 16 дюймов * 0,1875 = 3,0 дюйма. Чтобы определить длину крыла, умножьте диаметр lenz2 на 0,4. В данном случае 16 дюймов * 0,4 = 6,4 дюйма. Длина стороны A составляет 6,4 минус 1,5 или 4,9 дюйма. Я буду создавать новый инструктаж, который будет включать эту конструкцию в lenz2, который управляет мини-генератором.

Шаг 4: вырежьте ребра

Вам понадобится три ребра, чтобы соединить две концевые части каждого крыла. Длина этих ребер будет зависеть от того, какой высоты вы хотите, чтобы крылья были. Я выбрал 21 дюйм, потому что думал, что смогу установить на вертикальную ось резьбовой стержень.

Ребра должны быть 0,5 дюйма в глубину и 1 дюйм в ширину и любой длины, которую вы выберете (21 дюйм в моем дизайне). Вы будете вырезать зазубрины 0,5 дюйма на 1 дюйм в концевых частях, где вы будете стыковать ребра. Я предлагаю чтобы вы обрисовали конец одного из ребер на листе картонной бумаги, который можно использовать в качестве шаблона для рисования на концевых частях. Вы можете измерить прямоугольник, но, проследив его, вы можете быть уверены, что надрезы будет достаточно большим.

Шаг 5: подготовьте концевые детали

Используйте картонный шаблон 0,5 "x 1" для выемок на ребрах, чтобы нарисовать по три выемки на каждой торцевой детали. Две выемки будут с одной стороны и одна с другой.

На каждой стороне наконечника в самом широком месте будут выемки. Поскольку это будет изгиб, убедитесь, что глубина каждой стороны шаблона полностью входит в концевую деталь. Это гарантирует, что выступ будет на одном уровне с внешним краем наконечника. На одной стороне наконечника возле заостренного конца нарисуйте узор на расстоянии примерно одного дюйма от острия. Прямоугольник будет параллелен наклонной стороне. Сторона с двумя выемками будет задней стороной крыла (стороной, обращенной к центру турбины). Вырежьте выемки лобзиком.

Шаг 6: спланируйте угол крыла

Заостренный конец каждого крыла будет повернут на 9 градусов назад к центру турбины на 9 градусов параллельно центру турбины. Это измерение было эмпирически определено Эдом Ленцем. Я выбрал этот угол, и турбина, похоже, работала нормально. У вас будет возможность отрегулировать угол после установки крыльев, если вы чувствуете, что хотите доказать это самому себе.

Сначала просверлите отверстие в центре конической части наконечника. Это будет точка пересечения вертикальной и горизонтальной линий. Размер отверстия будет диаметром болта, который вы будете использовать, чтобы прикрепить его к стойке, ведущей от центральной оси. Откуда-то вдоль прямой части заднего края наконечника (сторона с двумя выемками на ребрах) проведите линию поперек наконечника под прямым углом к стороне. От того места, где эта линия пересекает задний край наконечника, проведите линию на 9 градусов вправо от этой линии под углом 90 градусов (это будет на стороне, которая находится ближе к отверстию). Эта линия будет той, с которой совмещается стержень, соединяющий крыло с центральной осью. Если у вас нет транспортира, см. Шаг 8, где есть ссылка, по которой вы можете скачать изображение транспортира. Проделайте это со всеми шестью концевыми частями.

Шаг 7: соберите раму крыла

Чтобы собрать каждое крыло, вставьте ребро в соответствующие выемки на верхнем и нижнем концах. Убедитесь, что ребро не выступает за верхнюю и нижнюю части. Они должны быть на одном уровне.

Установив выступ на место, просверлите одно отверстие через выступ в фанере. Прикрутите ребро к месту с помощью 1-дюймового шурупа для дерева. Вы можете при желании приклеить эти ребра на место, но в этом нет необходимости, если только вы не строите турбину, которую на самом деле собираетесь использовать снаружи для производства электроэнергии. Присоедините два других ребра, чтобы сформировать крыло.

Шаг 8: прикрепите шкуру крыльев

Круглая часть крыла и задняя сторона (сторона с двумя нервюрами) покрыты какой-то кожей. Я решил использовать оставшийся у меня алюминиевый оклад. У вас может быть какой-то другой материал, который может сработать.

Мой рулон мигания был шириной 6 дюймов. Я обнаружил, что если я отрежу две части размером 6 на 21 дюйм, я смогу покрыть переднюю кромку и заднюю часть каждого крыла. Мне удалось прикрепить одну часть гидроизоляции от одного ребра к другому вокруг передней кромки. Я закрепил каждую деталь несколькими винтами по металлу. Некоторые из них вошли в ребра, а другие - в край торцевой части фанеры. Затем я прикрепил вторую часть гидроизоляции к задней части крыла, они были прикручены к задним нервюрам. Эта часть мигания может немного перекрываться с частью, проходящей по передней кромке. Сделайте это для всех трех крыльев. Теперь вы готовы прикрепить крылья к центральной оси.

Шаг 9: Подготовьте распорки и центральные диски

Крылья будут прикреплены к центральной оси (штанге с резьбой) с помощью двух кругов из фанеры и распорок, которые соединяют их с верхними и нижними частями крыльев. Вырежьте два 8-дюймовых круга из фанеры толщиной в полдюйма. Используя транспортир с полным кругом (я загрузил его с https://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/thumb/0/0f/Protractor1.svg/531px-Protractor1.svg.png), я отметил линии на каждом круге. которые находились на расстоянии 120 градусов друг от друга. Это будут линии, по которым стойки идут к крыльям. Просверлите отверстие в центре каждого из кругов. Это отверстие будет того же диаметра, что и стержень с резьбой. Для распорок, соединяющих круги с крыльями, у вас есть множество вариантов. Проще всего сделать их из дерева. Я решил использовать дерево для нижних стоек (потому что я не был уверен, что металлический ремешок, который я купил, выдержит вес. Для верха я купил 4-футовый кусок оцинкованного металла с отверстиями по центру. Я отрезал распорки до 11 дюймов в длину. Затем я поместил конец каждой распорки на расстоянии 1 дюйма от центра круга вдоль одной из линий 120 градусов. Я просверлил два отверстия в распорке и одно Я плотно прикрутил их на место. Примерно в одном дюйме от другого конца стойки я просверлил отверстие того же диаметра, что и отверстие в наконечнике.

Шаг 10: установите крылья на центральную ось

Навинтите гайку 0,5 дюйма на нижнюю часть оси (стержень с резьбой) так, чтобы она находилась примерно на 2,5 дюйма от конца. Продвиньте один из фанерных дисков вверх от нижней части оси до места, где он встречается с гайкой. Затем закрутите еще одну гайку на стержень до того места, где он встречается с диском. Проверните две гайки по направлению друг к другу, чтобы диск плотно прилегал к оси.

Присоедините второй диск к другому концу оси. Возможно, вам придется отрегулировать положение дисков так, чтобы они соответствовали высоте крыльев, а также оставляли место для крепления оси к генератору или какой-либо другой конструкции. Обратите внимание, что ось очень мало торчит над верхней частью центрального диска. Я решил сделать крылья 21 дюйм на 24-дюймовой оси. Это было ошибкой. Оглядываясь назад, я предлагаю вам сделать крылья короче, чтобы у вас было намного больше оси, выступающей снизу и сверху, для гибкости при установке всей турбины на генератор или другую конструкцию. Я бы, наверное, выбрал 18 дюймов. Теперь можно крепить крылья. Повернув крыло закрытой стороной к оси, прикрутите стойки к концевым деталям болтами. Они могут быть довольно тугими, но достаточно свободными, чтобы их можно было вращать. Теперь совместите верхнюю распорку с проведенной линией под углом 9 градусов, а затем затяните верхнюю и нижнюю гайки. Это правильный угол наклона крыльев к центральной оси. Проделайте то же самое с двумя другими крыльями. Турбина готова к установке на генератор или другую конструкцию.

Шаг 11: Установите турбину на генератор

Каким-то образом вам придется установить турбину на генератор или, возможно, на какую-то опорную раму, которая позволит ей свободно вращаться. В этом проекте я установил его на двигатель постоянного тока 24 В, который я сохранил от газонокосилки с батарейным питанием. Мотор использовался для вращения лезвия газонокосилки. Двигатель имеет соединители с плюсовым и минусовым наконечником на одном конце и вал, выступающий из другого конца. К сожалению, вал имел полдюйма в диаметре с мелкой резьбой. Это делает очень трудным сопряжение с чем-то вроде планки с полной резьбой с крупной резьбой в полдюйма. Я решил проблему, прикрутив L-образный кронштейн к валу двигателя. Затем я использовал кусок металла, который сохранил от старого культиватора. Он имеет U-образную форму и имеет отверстия сбоку и отверстие с резьбой наверху. Резьба представляет собой грубую резьбу в полдюйма, идеально подходящую для установки цельнорезийного стержня. Наконец, прикрутил U-образный соединитель к L-образному кронштейну. Я вырезал в куске фанеры отверстие достаточно большого размера, чтобы вставить двигатель. Вставив мотор в фанеру, прикрутил. Чтобы опробовать турбину, я поместил ее на тяжелый деревянный ящик.

Шаг 12: Демонстрация турбины

На видео видно, что турбина очень хорошо крутится при довольно сильном ветре. Я бы оценил, что это было около 15 миль в час. Это сработало настолько хорошо, что мне пришлось временно привязать турбину к коробке, чтобы она не опрокинулась. Вы можете ясно видеть, что он очень быстро вращается, но также и подпрыгивает. Причина этого в том, что установка турбины на двигатель не идеальна. Это немного нестандартно, и это никогда не может быть улучшено с помощью этой настройки. Вырабатывает ли она электричество? К сожалению, немного. Проблема в моторе. Не имею представления о конструкции мотора. Вы заметите провод, идущий от турбины за пределы фотографии. Это удлинитель с отрезанным «охватываемым» концом, прикрепленный к двигателю. С такой установкой я могу вставить щупы мультиметра в гнездовой конец. Оказывается, я с трудом вырабатываю 1 вольт, когда турбина работает очень быстро. Это момент, когда нужно начать другой проект. В Интернете есть множество дискуссий о том, как собрать собственный генератор. Также можно использовать подходящий автомобильный генератор или что-нибудь из стиральной машины. Если вы не имеете в виду генератор, я бы посоветовал вам проверить свою работу, установив турбину на какую-то конструкцию, где ее будет ловить ветер. Это может быть деревянный каркас или что-то из трубы ПВХ. Таким образом, вы можете увидеть, работает ли конструкция и нужно ли вам отрегулировать угол наклона крыльев. Вы также можете измерить скорость ветра, необходимую для запуска турбины. Если вас интересует, какой средний ветер бывает в вашем районе, вы можете посетить приложение, которое есть у меня на моем веб-сайте, которое позволит вам выбрать метеостанцию NOAA рядом с вами. и увидеть график ветра, температуры и давления за последние 24 часа. Мое приложение отображает эти данные и представляет их в виде таблицы. Вам нужна средняя скорость ветра за последние 24 часа. Если вы периодически посещаете свое любимое место, вы сможете заметить, как меняется среднее значение. Ссылка: