Гиганты или карлики

Компоновка роторов в подвешиваемую гирлянду при использова­нии современных легких, достаточно прочных и недорогих материа­лов выглядит вполне оправданной. Гирлянды-спирали весьма техно­логичны в изготовлении, и могут найти самое разнообразное приме­нение, от уличной рекламы до приливных ГЭС. Некоторые варианты ветродвигателей можно легко построить своими руками, причем при минимальных расходах (http://rosinmn. ru/vetro/girland/girland. htm).

Не исключено, что со временем ветропарки гирлянд в зонах отчужде­ния ТЭЦ станут обычным делом, — в странах, необремененных изоби­лием недр, и не загипнотизированных их мнимой неисчерпаемостью.

Важность развития энергетики на возобновляемых источниках энергии не подлежит сомнению. Ветроэнергетика, — одна из ста­рейших отраслей этого направления, — сталкивается с известными технологическими трудностями. Энергия ветра рассеяна в большом пространственном объеме, собирать ее одним могучим ветроколесом накладно: требования к прочности растут вместе с сопротивлением среды пропорционально квадрату скорости, а стоимость — уже кубу, если верить авиастроителям. Длина крыла современного ветрогенера - тора может достигать 30—40 и даже 60 м.

Ничего удивительного, что киловатт установленной мощности ВЭС обходится в копеечку. Выходит, за высокую мощность ветродви­гателя, — вожделенный куб скорости ветра, — приходится платить «один к одному».

Примечание.

Поэтому имеет прямой смысл заняться миниатюризацией: сумма кубов растет гораздо медленнее, чем куб суммы. Заменяя одного великана на много карликов можно значительно понизить требо­вания к прочности отдельной укороченной лопасти.

К сожалению, параллельно с естественным удешевлением малога­баритных ветродвигателей возникает проблема эффективного сум­мирования мощностей. Компактные электрогенераторы — не самые дешевые устройства.

Самое элементарное суммирование достигается закреплением роторов на одном и том же валу.

Примечание.

Лучше всего такая схема подходит для т. н. ортогональных ветрод­вигателей, — с поперечной потоку осью вращения. Обычные ветро - колеса объединять подобным образом, как правило, неэффективно: желательно, чтобы между пропеллерами было расстоя­ние порядка 10—12 диаметров для восста­новления силы и стабильности потока (интересное решение предложено на сайте http://www. selsam. com).

Чрезвычайно удачной в плане конструктив­ной простоты является гирлянда ортогональ­ных роторов, закрепленных на тросе-приводе (рис. 1.19). Такое решение неплохо зарекомен­довало себя и в гидроэнергетике. Очень заман­чиво использовать подобную схему и для преоб­разования энергии ветра.

Идея ветрогирлянд занимала умы изобрета­телей и раньше. Пришло время вновь обратить на нее пристальное внимание.

Ветрогирлянда в кустарно-огородном исполнении

Самую примитивную и дешевую ветрогирлянду легко собрать на даче, — лишь бы было к чему ее подвесить. Пусть это будет дерево приличной высоты или прочный шест с телеантенной на крыше дома (П. Колосов, http://rosinmn. ru/vetro/girland/girland. htm).

Исходные материалы для классического ротора Савониуса (рис. 1.20): металличе­ский трос толщиной 2—3 мм (10—15 руб. за метр), пластиковая труба для канализации диаметром 110 мм (90 руб. за метр), лист оцинкованного железа ДЛЯ горизонтальных рис. 1.20. Принцип построения площадок, разделяющих соседние роторы. ротора Савониуса:

~ - а — двухлопастный;

Разумеется, еще понадобятся ПОДШИПНИКИ б-четырехлопастный

для закрепления концов гирляцды вверху
и внизу, можно попробовать использовать для этих целей ступицы колес от старого велосипеда.

О недорогих тихоходных многополюсных электрогенераторах на постоянных магнитах приходится только мечтать. Поэтому, скорее всего, придется соорудить мультипликатор для повышения частоты вращения генератора. Ротор из двух полусфер диаметром 110 мм и перекрытием лопастей 20 мм будет иметь общий диаметр 200 мм. Это значит, что на скорости 5 м/с при быстроходности 0,7 частота вращения составит 330 об/мин. Повышения частоты в 4—5 раз будет уже доста­точно, чтобы подобрать к ветроустановке промышленный генератор.

Конструкция мультипликатора может быть самой разнообраз­ной, с использованием ремней ГРМ или велосипедных звездочек. Единственное утешение в этой почти неизбежной возне с повыше­нием частоты вращения состоит в том, что не надо взгромождать эту конструкцию на самый верх пятнадцатиметровой мачты. Вместе с генератором этот прибор прекрасно разместится на земле под гир­ляндой.

Разобравшись с мультипликатором, можно приступать к сборке гир­лянды. Для начала следует нарезать из листа железа торцевые площадки для закрепления лопастей — круги диаметром примерно 250 мм.

Обрезки пойдут на изготовление фик­сирующих скоб — держателей лопастей и троса. Эти уголки нужно закрепить само­резами или винтами на площадке вдоль посадочного места лопасти как показано нарис. 1.21.

Последний подготовительный шаг, — разрезать пластиковую трубу на сег­менты длиной 50—70 см, затем каждый сегмент вдоль на две поло­винки. Слегка зашкурить края, — и лопасти готовы.

Монтаж ветродвигателя проще всего производить прямо на месте установки, подтягивая гирлянду вверх по мере сборки.

■I Совет.

№п1| Весьма разумно сделать гирлянду опускаемой, перекинув верхний конец через шкив.

Порядок такой: закрепить болтами верхнюю площадку на тросе, присоединить снизу лопасти (например, саморезами), подтянуть трос
вверх, привернуть к лопастям нижнюю площадку, зафиксировать ее на тросе, и т. д.

Цена вопроса. Один квадратный метр ометаемой площади такой «ветроканализационной» установки, — 5 погонных метров гир­лянды, — без стоимости генератора, мультипликатора и подвеса обой­дется по ценам подмосковных стройрынков в 500—550 руб.

С учетом того, что при среднегодовой скорости ветра 5 м/с и каче­ственном электрогенераторе с квадратного метра удастся получить в лучшем случае 12—13 Вт, это, пожалуй, дороговато. Однако отметим, что нам не понадобилось никаких глубоких знаний аэродинамики для сооружения долговечной ветроустановки приличной площади, причем буквально на коленках. Она не будет изводить соседей жутким воем, и не подвергнет вашу жизнь опасности при оледенении лопастей.

Если удастся в кустарных условиях изготовить лопасти из оцин­кованного железа (лист 0,55 мм стоит 200 руб. за м2), и не в форме полусфер, а с оптимизированным профилем, то можно получить уже 20—22 Вт при стоимости гирлянды 320—330 руб. за квадратный метр ометаемой площади.

Н Совет.

игу Лучше сделать диаметр больше, например, 40—50 см. Правда, и весить она будет больше пластмассового варианта.

Каким образом можно еще упростить и удешевить конструкцию? Избавиться от горизонтальных площадок, закручивая сплошные лопасти по спирали вокруг вертикальной оси, и перейти к каркасно­тепличному дизайну. Конструкций «завитых» Савониусов в сети пре­достаточно, попробуем сделать гирлянду, примерно как на фотогра­фии с сайта www. aerotecture. com, только без всех этих окружающих палок и стержня, которые выгоднее пустить на нормальную мачту с растяжками.