Устройство ветряной мельницы

В свое время ветряная мельница была важным строением, которое позволяло осуществлять большое количество операций. С ее помощью можно было легко измельчить зерно в муку или на корм для скота. Сегодня мельницами, которые работали бы от потока ветра или воды, никто не пользуются, но их с успехом применяют в ландшафтном дизайне. Ков принцип работы мельницы и можно ли ее собрать самостоятельно? Об этом речь пойдет в статье.

Принцип работы

Принцип работы ветряной мельницы можно описать довольно просто. В качестве движущей силы используются потоки воздуха, которые постоянно перемещаются. Ветер воздействует на три основных узла:

• лопасти;
• передающий механизм;
• механизм, выполняющий работу.

В мельницах, которые использовались раньше, лопасти могли достигать в длину несколько метров каждая. Это делалось для увеличения площади захвата ветра. Размеры подбирались в зависимости от того, какую функцию выполняла мельница. Если мощность мельницы требовалась больше, то и пропеллер был больше. Самыми большими лопастями оснащались мельницы, которые мололи муку. Это связано с тяжелыми жерновами, которые необходимо было вращать. Форма лопастей ветряка со временем совершенствовалась, и они создавались в согласии с законами аэродинамики, что дало возможность увеличить их эффективность.

Следующим модулем ветряка, который следует за лопастями является редуктор или передающий механизм. Иногда таким модулем служил только вал, на который были смонтированы лопасти. На втором конце вала находился инструмент, который выполнял работу. Но такой механизм ветряка не отличается особой безопасностью и надежностью. Остановить мельницу при необходимости попросту невозможно. Кроме того, вал мог легко сломаться, если его чем-то заклинило. Редуктор является более эффективным и изящным решением. Он подходит для того, чтобы преобразовать вращение лопастей в полезную работу различного характера. Кроме того, разъединив компоненты редуктора, можно легко прекратить взаимодействие.

Оборудование, которое могло применяться и применяется с мельницей является самым разнообразным. Кроме жерновов, это могут быть различные измельчители на основе лезвий, благодаря которым в короткие сроки можно приготовить корм для скота. На мельницах могло быть установлено столярное оборудование, которое приводилось в действие силой ветра.

Где можно использовать мельницу

Мельницы испытывают второе рождение, но это не объясняется возвратом к методам производства, которые использовались раньше. Все больше людей задается вопросом о принципе действия такой конструкции. Те, кто одним глазом видели небольшую ветряную мельницу, которая была установлена у кого-то в саду, захотели иметь мельницу и у себя на участке. Мельница может стать именно той изюминкой, которой не хватало для территории сада с деревьями. Мельница придает индивидуальности любому участку. Сложно найти две одинаковые мельницы, которые были бы сделаны своими руками. Каждый мастер вносит свои наработки.

Ветряную мельницу можно доработать и задействовать в качестве генератора электрической энергии. Это позволит освещать территорию двора с использование светодиодных лампочек и не платить за электричество. Для этого потребуются определенные знания физики и смекалка. Похожим образом можно задействовать мельницу, если на участке протекает небольшой ручеек.

Подход к ландшафтному дизайну должен быть умеренным. Без особых сложностей можно насадить разнообразие цветов и других растений, но смотреться это будет безвкусно. В каждом проекте должна быть своя изюминка. Ровно подстриженным газоном редко кого можно удивить. Мельница на участке даст возможность выделиться. Возле нее можно оборудовать небольшой уголок для отдыха после тяжелого дня, она может быть тайником для дорогих сердцу мелочей. О других возможностях использования такой мельницы рассказано ниже.

Дополнительные способы использования

Ветряная мельница может быть не только генератором и простым элементом, который украсит участок. У нее может быть и другое практическое применение. Именно поэтому стоит хорошо подумать, где именно ее можно установить. Например, если по садовому участку проведена система автоматического полива, то, скорее всего, может присутствовать люк, в котором находятся все водопроводные узлы. Такой люк невозможно скрыть под газонной травой, но, если этого не сделать, тогда он будет выделяться и портить вид. Как раз в этом случае на помощь придет мельница. Она может быть смонтирована непосредственно на крышку люка, чем скроет ее. При этом у посетителей не возникнет подозрений в том, что что-то не так.

Не всегда элементы канализации спрятаны в люки. Кроме того, на газоне могут быть и другие элементы, которые необходимо скрыть. За счет того, что материал для мельницы подбирается легкий, то он не может повредить элементы. Также корпус выполняется в виде колпака, поэтому может быть установлен сверху. Если соорудить мельницу больших габаритов, то этому нескончаемо рады будут дети. Они смогут использовать мельницу для игр с друзьями. Если конструкция будет применяться именно таким способом, то ее необходимо хорошо укрепить, чтобы она не травмировала чад. Кроме того, понадобится вход, который необходимо сделать с обратной стороны.

Для ухода за садом и газоном применяется немало инструмента. Удобнее, если он будет находиться непосредственно на участке и за ним не придется возвращаться в кладовку возле дома. В этом тоже может помочь мельница. Внутри мельницы можно оборудовать отличное помещение для хранения инвентаря. Чтобы он хранился как можно компактнее, можно соорудить различные садовые органайзеры. Мельницу можно соорудить из природного камня или огнеупорного кирпича. В этом случае можно все продумать так, чтобы она служила мангалом. Для этого также можно соорудить небольшой столик.

Обратите внимание! Проблемой для многих являются кроты, которые постоянно перерывают территорию сада. Можно частично решить этот вопрос с помощью мельницы. Она способна передавать вибрации от вращения. Делается это благодаря тому, что ножки вкапываются в землю минимум на 20 см. Дополнительно можно смонтировать в конструкции ветряка вибромоторы, которые будут отпугивать животных.

Изготовление своими руками

К изготовлению мельницы нельзя подходить легкомысленно. Хотя конструкция ветряка и может казаться довольно простой, но необходимо все правильно рассчитать. Только в этом случае можно получить действительно стоящее изделие, которое сможет украсить участок. Первым делом необходимо выбрать территорию, на которой будет установлена конструкция ветряка. Если поместить изделие между деревьев, то оно там затеряется и не будет радовать глаз, кроме того, сила ветра между деревьями меньше, поэтому вращение лопастей может практически отсутствовать, что будет плохо при наличии генератора внутри.

Обратите внимание! На открытую местность проще доставить требуемые материалы, а также легче проводить сборку лопастной конструкции ветряка.

После выбора участка под ветряк производится его уборка и подготовка. Первым делом выполняется очистка от различных элементов, которые могут мешать. Это касается старых веток, кустарников или большого сорняка. Если раньше на участке росло дерево, то потребуется выкорчевать пенек. После уборки убирается трава и снимается небольшой участок грунта в том месте, где будет располагаться мельница. Далее подготавливается фундамент, на который будет смонтирован ветряк.

Чертеж

Нет строгих правил по сборке собственного варианта мельницы. Основной задачей будет нарисовать хороший схематический рисунок. На нем должны быть видны все детали мельницы. В зависимости от выбранного участка и целей, которые назначены для мельницы подбираются размеры. Их необходимо указать непосредственно на эскизе. Пример виден на фото выше. Следующим шагом идет подбор материала для мельницы. В его качестве подойдет древесина, но ее необходимо обработать антисептиком, а также покрыть лаком, чтобы она не разбухала от воздействия влаги, а также не была изъедена вредителями.

Обратите внимание! Отличным решением для конструкции ветряка будет сосна. Она пропитана смолами, поэтому прекрасно отталкивает влагу. Стоимость такой древесины сравнительно невысока, поэтому она отлично подходит для задуманного.

Подготовка фундамента

Когда с размерами все ясно, можно перейти к изготовлению фундамента для ветряка. Это необязательная процедура, но она требуется, если ветряк будет значительных размеров и применяться, как служебное помещение. Выкапывается небольшая яма на глубину в 50 см. Слоем в 15 см делается подсыпка щебня, таким же пластом укладывается песок средней зернистости. Его необходимо хорошо утрамбовать и выровнять, чтобы ветряк стоял ровно. Далее выставляется опалубка на ту высоту, на которую будет возвышаться фундамент для ветряка. В большинстве случаев она не требуется.

Внутрь ямы под фундамент ветряка укладывается армирующая сетка. Она изготавливается из арматуры, которая переплетается между собой вязальной проволокой. Сверху производится заливка бетона. Его необходимо хорошо утрамбовать, чтобы не было пустот, из-за которых в фундаменте ветряка могли бы пойти трещины. Монтаж ветряка на фундамент можно производить по истечении нескольких недель.

Сборка

Первым делом для мельницы понадобится каркас. Его можно изготовить из деревянного бруса с размерами 5×5 см. Крепить его необходимо не к бетонному основанию, а к небольшому ростверку. Его можно изготовить из бруса с размером 10×10 см. Из бруса изготавливается квадрат или прямоугольник. Все будет зависеть от выбранной конструкции. Элементы прочно соединяются между собой. Необходимо проверить соответствует ли каждый гол 90°. После этого на фундамент под мельницу укладывается слой гидроизоляции из рубероида. Он необходим, чтобы влага от бетона не повредила древесину. На рубероид укладывается деревянная конструкция основы ветряка и прикручивается к основанию анкерами.

Следующим шагом будет установка каркаса из бревен. На четырех углах крепятся стойки под мельницу. Чаще всего стенки мельницы имеют трапециевидную форму, поэтому бруски крепятся не под прямым углом, а с небольшим уклоном. Для этого их необходимо предварительно обрезать. Фиксация к основанию производится металлическими уголками. Когда четыре стойки для мельницы находятся на своих местах, делается верхняя обвязка. Дополнительно крепятся поперечные распорки, которые увеличат прочность всей конструкции мельницы. Это как раз тот момент, когда необходимо укрепить места, где будет располагаться окно и двери.

Следующим шагом сооружается крыша мельницы. В ветряках отлично смотрится небольшая двускатная крыша. Из брусков сооружаются треугольные фермы, которые монтируются сверху мельницы. После этого производится обшивка всех стен ветряка, кроме лицевой. Обшивку ветряка можно осуществить деревянной вагонкой или блок-хаусом. Ближе к крыше с лицевой стороны ветряка фиксируется механизм, на который будет установлены лопасти. Это может быть труба, в которую запрессовано несколько подшипников. Закрепить ее можно на горизонтальные перекладины каркаса ветряка с помощью хомутов. В подшипники вставляется металлический вал от лопастей. Его можно изготовить из отрезка арматуры.

Одним из самых сложных элементов ветряка является пропеллер. Выше приведена примерная конструкция лопастей для ветряка. Размеры можно пропорционально увеличить в зависимости от того, какие габариты имеет конкретная конструкция ветряка. После этого пропеллер устанавливается на подготовленный ранее вал. Теперь можно зашить переднюю стенку ветряка. Далее в ветряк монтируется окно и двери, а также выполняется организация внутреннего пространства. В качестве кровельного настила для ветряка подойдет профнастил или металлическая черепица. Видео о сборке декоративного ветряка есть ниже.

Обратите внимание! Важно предусмотреть механизм, который будет стопорить вал ветряка. Это понадобится во время сильного ветра, чтобы лопасти ветряка не были повреждены.

Резюме

Как видно, ветряк или мельница может оказаться довольно полезным дополнением саду. Благодаря своему уникальному виду ветряк однозначно будет привлекать внимание прохожих и гостей. Кроме того, ветряк значительно упростит задачу по обслуживанию сада. Внутри мельницы можно разместить насосное оборудование и основные узлы управления, что сохранит их от неблагоприятных погодных условий.

Отправить комментарий

4.4. Типы ветряных мельниц — Энергетика: история, настоящее и будущее

4.4. Типы ветряных мельниц

Технологические процессы производства с использованием ветряных мельниц крайне разнообразны. В соответствии с этим и мельницы подразделялись на различные типы.

Так, в мукомольном производстве были мельницы, работающие на один (см. рис. 4.3) или два (рис. 4.11) жерновых постава.

По конструктивным формам поворота на ветер существовало два основных типа ветряных мельниц – козловые и шатровые (рис. 4.12). Козловая ветряная мельница (рис. 4.12, а) целиком поворачивалась вокруг дубового столба. Столб устанавливался в центре тяжести, а не в центре симметрии, на фундаменте. Поворот на ветер требовал затраты больших усилий. Применялась одноступенчатая передача, вращающая короткий вал жернова. К козловому типу относится и мельница «Bock» (см. рис. 4.3). На рис. 4.13 представлен разрез более поздней конструкции козловой ветряной мельницы.

На рис. 4.12, б показан шатровый (голландский) тип. Неподвижное здание мельницы снабжалось сверху поворотной рамой, несущей ветроколесо и покрытой крышей в виде шатра. Поворот на ветер из-за меньшего веса поворачивающихся частей требовал значительно меньших усилий. Ветроколесо могло иметь увеличенный диаметр вследствие возможности его подъёма на большую высоту. Чаще всего применялась двухступенчатая передача (см. рис. 4.11). На рис. 4.14 представлена более совершенная конструкция шатровой мельницы.

Колчанный тип занимал промежуточное положение между шатровым и козловым типами. Поворотный круг располагался на половине высоты мельницы.

Дренажные мельницы, поворотная рама которых находились на уровне земли, относили к колчанному типу.

Быстроходность ветряных мельниц ограничивалась прочностью передачи с деревянными зубьями колёс и цевок шестерён. Поэтому повышение коэффициента использования энергии ветра за счёт увеличения быстроходности ветроколеса также было ограничено. Зубья и цевки (рис. 4.15) выполнялись по шаблону из сухого дерева (граб, акация, вяз, клён или берёза).

Рис. 4.11. Общий вид (а) и разрез (б) старинной европейской ветряной мельницы с двумя жерновами

 

Рис. 4.12. Схемы козловой (а) и шатровой (б) мельниц: 1 – ветроколесо; 2 – главный вал; 3 – одноступенчатая передача; 4 – вал жёрнова; 5 – засыпочный лоток; 6 – жёрнов; 7 – водило; 8 – центральный столб; 9 – двухступенчатая передача

Обод колеса на главном валу делался из досок берёзы или вяза, положенных в два слоя, с наружной стороны обрабатывался по окружности и притягивался болтами к спицам. Верхний и нижний диски цевочной шестерни вертикального вала связывались из досок толщиной 40 мм в два слоя. Диски также стягивались болтами. Колесо и шестерня крепились клиньями. Так как крылья являлись основной частью ветряных мельниц, то и развитие последних с момента их возникновения и до заката шло по пути совершенствования прежде всего конструкции крыльев.

В старых конструкциях решётка крыла покрывалась парусиной. Постепенно тёс вытеснил парус. Крылья начали обшивать тёсом (лучшим был еловый) толщиной в 6 мм, постоянной по длине (рис. 4.16). Обрывки полотна на парусном крыле, щели, грубо пригнанный тёс на дощатом крыле снижали в несколько раз подъёмную силу крыльев, а следовательно, во столько же раз и производительность ветряной мельницы.

У простейших мельниц крылья делали с постоянным углом заклинения лопасти (от 14 до 15°). Такие крылья были значительно проще в изготовлении, но коэффициент использования энергии ветра у них примерно в 1,5 раза меньше, чем у крыльев с винтовой лопастью. У некоторых шатровых мельниц крылья делали с переменным углом заклинения: на конце от 0 до 10° и у основания от 16 до 30°. Одна из последних конструкций крыльев с полуобтекаемыми профилями представлена на рис. 4.17.

Рис. 4.13. Разрез козловой ветряной мельницы

Рис. 4.14. Разрез шатровой ветряной мельницы

В Европе здания шатровых ветряных мельниц к моменту заката их эпохи строили из камня. Общий вид такой мельницы показан на рис. 4.18 (на заднем плане – современная ветровая электрическая установка).

У ветряной мельницы с приводом к водяному насосу для орошения земельных участков (рис. 4.19) наиболее старого типа, как и у зерновых мельниц, в случае ветра большой силы во избежание повреждений площадь крыльев уменьшалась вручную путем частичного снятия паруса (или открытия жалюзей). За счёт применения ветроколеса «Геркулес» диаметром 15 м (рис. 4.20), построенного Объединённым обществом ветряных турбин в Дрездене, был сделан очередной шаг к улучшению экономичности подобных установок.

Но все это тихоходные ветродвигатели, для которых характерны большое число лопастей или широкие крылья (см. рис. 4.3–4.5, 4.7–4.11, 4.13, 4.14, 4.18–4.20). Им присущ большой страгивающий момент.

Увеличить быстроходность ветронасосных установок удалось с использованием ветроколеса «Адлер» фирмы «Кестер» в Гольштинии (рис. 4.21, а) с малым числом лопастей и большим расстоянием между ними.

б Рис. 4.15. Передачи: а – одноступенчатая верхняя; б – двухступенчатая нижняя

Рис. 4.16. Обшивка крыла тёсом

Установка с этим колесом обладала средней быстроходностью. Ветроколесо быстроходного типа фирмы «Аэродинамо» (Берлин) на подсасывающей стороне крыльев уже имело клапаны (рис. 4.21, б) для автоматического регулирования. В рабочем состоянии клапаны удерживались пружиной и упором в горизонтальном положении так, что при движении крыла они не создавали значительного сопротивления.

При превышении определённой частоты вращения под действием центробежных сил клапаны поворачивались и создавали большое сопротивление, а также весьма значительно нарушали плавность потока на крыле, так что подъёмная сила крыльев делалась меньше, вследствие чего ветер использовался в меньшей степени.

Быстроходные ветродвигатели позволяли получать высокие значения коэффициента использования энергии ветра и большую мощность при тех же размерах, имели малый страгивающий момент.

Рис. 4.17. Конструкция крыльев с полуобтекаемыми профилями

На рис. 4.22 показана ветроустановка, которая накачивала воду с помощью подъёмного винта. Ветроколесо у нее такого же типа, как и на рис. 4.21, а, той же фирмы. Обращает на себя внимание форма профилей крыльев.

В XVIII–XIX веках ветряные мельницы сооружались практически по всему миру. Развитие машиностроения позволило перейти от кустарного производства деревянных мельниц к изготовлению в мастерских деревометаллических и к массовому производству в заводских условиях многолопастных ветродвигателей металлической конструкции. К концу XIX столетия они уже были снабжены системами автоматического регулирования скорости вращения и мощности, механизмами фиксации ветроколеса по направлению потока. Суммарный годовой выпуск в основных промышленно развитых странах составлял сотни тысяч двигателей. Ряд стран начал в значительных количествах выпускать на заводах также более совершенные по конструкции и экономичные быстроходные ветродвигатели, предназначенные в первую очередь для получения электрической энергии. Эти двигатели небольшой мощности (0,75–1 кВт) обычно выполнялись с двух(рис. 4.23, а) или трехлопастным (рис. 4.23, б) ветроколесом крыльчатого типа, соединённым через редуктор с генератором постоянного тока. Они снабжались системой аккумулирования энергии, чаще всего аккумуляторной батареей. Их использовали в быту для освещения небольших и удалённых объектов и зарядки аккумуляторных батарей.

Характерна установка на ветер ветроагрегата «Беркут-3» (см. рис. 4.23, а) с помощью двух виндроз в отличие от большинства аналогичных ветродвигателей, где эту функцию выполняет хвост (см. рис. 4.23, б, а также рис. 4.8–4.10, 4.20–4.22). Механизм виндроз представляет собой два небольших ветроколеса, плоскость вращения которых перпендикулярна к плоскости вращения основного колеса, работающих на привод червяка, поворачивающего платформу головки ветроагрегата до тех пор, пока колёса не будут лежать в плоскости, параллельной направлению ветра.

Рис. 4.19. Немецкая ветронасосная мельница для орошения земельных участков

Рис. 4.20. Ветронасосная установка с ветроколесом «Геркулес»

Рис. 4.18. Каменная ветряная мельница шатрового типа

Ограничение числа оборотов в ветроагрегате «Роралайт» производится поворотом лопасти с помощью центробежного регулятора, смонтированного на валу ветроколеса.

Значение ветряных мельниц и других ветроагрегатов в жизни людей и развитии человеческой цивилизации столь велико, что они заслуживают не только строгого – технического – сухого описания, но и поэзии.

Большой мастер лирической прозы К.Г. Паустовский (1892–1968) в очерке «Ильинский омут» оставил нам в наследство «оду» ветряной мельнице.

«Однажды летом я жил в степях за Воронежем. Все дни я проводил или в одичалом липовом парке, или на мельнице3ветряке, стоявшей на сухом кургане.

Вокруг ветряка росло много шершавого лилового бессмертника. Тесовая крыша ветряка была наполовину сорвана воздушной волной в те дни, когда к Воронежу подходили немцы.

В отверстие крыши было видно небо. Я ложился на глиняный тёплый пол мельницы и читал романы Эртеля или просто смотрел на небо в отверстие над моей головой.

а б

Рис. 4.21. Ветроколёса фирм «Адлер» (а) и «Аэродинамо» (б)

В нём непрерывно возникали всё новые очень белые и выпуклые облака и медленной чредой уплывали на север.

Тихое сияние этих облаков достигало земли, проходило по моему лицу, и я закрывал глаза, чтобы уберечь их от резкого света. Я растирал на ладони венчик чабреца и с наслаждением вдыхал его запах – сухой, целебный и южный. И мне чудилось, что рядом, за ветряком, уже открылось море, и что пах3 нут чабрецом не степи, а его наглаженные прибоями пески.

Рис. 4.22. Ветроустановка для накачивания воды с помощью подъёмного винта

Иногда я задремывал около жерновов. Вы3 сеченные из розового песчаника жернова переносили мою мысль ко временам Эллады.

Несколько лет спустя я увидел статую египетской царицы Нефертити, высеченную из такого же камня, как и жернова. Я был поражён женственностью и нежностью, какая заключалась в этом грубом песчанике. Гениальный ваятель извлёк из сердцевины камня дивную голову трепетной и ласковой молодой женщины и подарил её векам, подарил её нам, своим далёким потомкам, так же как и он, взыскующим нетленной красоты.

А два года спустя я увидел во Франции, в Провансе, знаменитую мельницу писателя Альфонса Доде. Когда-то он устроил в ней своё жилище.

Очевидно, жизнь на ветряной мельнице, пропахшей мукой и старыми травами, была удивительно хороша. Особенно на нашей воронежской мельнице, а не на мельнице Альфонса Доде. Потому что Доде жил в каменной мельнице, а наша была деревянная, полная ми3 лых запахов смолы, хлеба и повилики, полная степных поветрий, света облаков, перелива жаворонков и цвиканья каких3то маленьких птичек – не то овсянок, не то корольков.

Рис. 4.23. Ветроэлектрические быстроходные агрегаты: а – советский «Беркут33»; б – американский фирмы «Роралайт»

Ветряные мельницы: устройство, применение, изготовление

Оглавление:
Ветряные мельницы: устройство и принцип работы
Ветряная мельница своими руками: для чего она может понадобиться
Как сделать ветряную мельницу своими руками: принцип изготовления

Ветряную мельницу человек знает давно и возможности ее использования на свое благо, можно сказать, изучил досконально. Лопасти, приводимые в движение силой ветра, передают вращающий момент к различным механизмам – если раньше они крутили исключительно жернова (от чего и пошло понятие ветряная мельница), то сегодня они вращают практически все что угодно, в том числе и электрогенераторы. Но суть не в этом – на сегодняшний день ветряная мельница, или, как ее еще называют, ветряк, является экологически чистым, а главное, условно бесплатным источником энергии. Только ради этого следует ознакомиться с устройством и принципом работы ветряной мельницы – именно этим мы и займемся в данной статье вместе с сайтом moyadacha.org.

Как работает ветряная мельница фото

Ветряные мельницы: устройство и принцип работы

Ветряная мельница, как и все гениальное, работает весьма просто – если говорить понятным языком, то посредством различных механизмов вращение пропеллера, приводимого в движение ветром, передается к устройству, выполняющему ту или иную работу. Если же усложнять все это дело, то конструкцию подобных агрегатов можно представить в виде трех различных узлов, собранных в едином корпусе. Кстати, корпус может быть весьма большим и иметь практически любую форму. Разберемся с этими узлами мельницы подробнее, а заодно и изучим ее принцип работы.

1. Лопасти. Раньше они имели огромный размер – сегодня с развитием механики и прочих областей народного хозяйства винты ветряной мельницы могут быть весьма небольшого размера и производить при этом массу полезной работы. Вообще габариты пропеллера целиком и полностью зависят от необходимых усилий – чем больше вы хотите выжать мощность (не скорости) из ветра, тем длиннее должны быть лопасти. По этой причине мельницы, перерабатывающие зерно в муку, и оснащались такими большими лопастями – им попросту приходилось вращать тяжелые жернова, что довольно трудно. Во многом на эффективность работы мельницы оказывает влияние и форма лопастей – с появлением такой науки, как аэродинамика, и такого устройства, как аэродинамическая труба, человек разработал массу различных пропеллеров. По большому счету, существуют даже такие формы лопастей, которые при своих небольших размерах способны выполнять колоссальную работу.

   Механизм ветряной мельницы фото

2. Система, передающая движение винта. Тут может быть много вариантов – вплоть до того, что вал, на который насажен винт, может вращать без всяких там вспомогательных шестерен рабочий механизм. Кто немного в курсе, понимает, что это не совсем правильно, так как минимум, что здесь должно быть, это редуктор, увеличивающий мощность или обороты. Ну а на счет механики и типа движения, то здесь все что угодно – вращение достаточно просто переделывается в поступательные движения и, соответственно, наоборот. Это к тому, что запустить от ветра можно практически любой агрегат.
3. Механизм, производящий полезную работу. Здесь также много различных вариаций – устройство ветряной мельницы позволяет приводить в движение очень большой спектр различного оборудования, и о нем мы поговорим чуть позже – по большому счету, в старину от ветряков запускали даже станочное оборудование.

   Устройство ветряной мельницы фото

Как видите, работает ветряная мельница довольно просто, несмотря даже на сложность ее механической системы – в принципе, в самом простом исполнении ее конструкцию назвать сложной можно разве что с натяжкой. Основная проблема ее изготовления заключается только лишь в точности изготовления ее деталей – если осилите этот момент в домашних условиях, то все остальное покажется простым делом.

Ветряная мельница своими руками: для чего она может понадобиться

Как и говорилось выше, перерабатывая энергию ветра с помощью ветряной установки, запустить можно достаточно много полезных приспособлений. Но так уж сложилось, что используют их в современном мире сравнительно редко и запускают с их помощью считанное количество приспособлений. Мощность, габариты и зависимость от погоды – вот еще одна проблема, с которой необходимо считаться. И именно эта проблема накладывает некоторые ограничения на область применения ветряных мельниц в современном мире.

1. Декор. Это, пожалуй, самое распространенное применение ветряной мельницы в современном мире – с их помощью декорируют загородные участки, имитируя тем самым старинный сельский стиль. Максимум функциональности у такой мельницы – это работа в качестве пугала для птичек на огороде, ну и для детворы развлечение. Ничего не имею против такого использования мельниц, но она может служить с куда большей пользой. К примеру, ее можно оборудовать маломощным генератором и, собрав на его основе мини электростанцию, освещать хотя бы небольшой участок сада.

   Ветряные мельницы фото

2. Ветряные электростанции. Современные ветрогенераторы могут вырабатывать очень много энергии, но если говорить о небольшого размера мельницах, то здесь можно рассчитывать максимум на 100, может чуть больше ватт энергии. В принципе, если подключить к такой установке светодиодные лампы, то с их помощью можно будет осветить достаточно большую площадь участка. Спросите, а как быть, если ветра нет? В таких ситуациях энергия запасается в аккумуляторы, и использовать ее можно в любое время.

О том, как самостоятельно сделать декоративную ветряную мельницу, смотрите в этом видео.

Это, наверное, и все, на что могут сгодиться ветряные мельницы – по большому счету, этого достаточно. Зерно с их помощью точно никто перемалывать не станет и уж тем более никто не будет использовать их для работы сложных станков. Разве что в качестве развлечения.

Как сделать ветряную мельницу своими руками: принцип изготовления

Как вы уже поняли, изготовить своими руками можно практически любую ветряную мельницу, но следует понимать, что от ее назначения могут изменяться некоторые детали конструкции. К примеру, наличие в мельнице генератора электрической энергии потребует от вас выделить в корпусе специальное место для его установки. В целом же, решая вопрос, как сделать ветряную установку, вам придется изготовить как минимум две ее части – если говорить о функциональных мельницах, то и того больше.

1. Корпус. Это, можно сказать, самая простая часть ветряной мельницы, которая, как правило, изготавливается из древесины – если быть более точным, то из досок. Как вариант, можно использовать фанеру – вырезая различные части корпуса ветряка лобзиком, ветряной мельнице можно придать практически любые формы и размеры. Здесь, как говорится, дело за вашей фантазией и умением конструировать. Другие материалы для изготовления корпуса мельницы лучше не использовать – либо обойдется дороже, либо прослужит не долго. Даже в случае с древесиной понадобится позаботиться о дополнительной защите – в общем, корпус нужно будет покрасить. Как вариант, для изготовления мельницы, а вернее ее корпуса, можно использовать кирпич или натуральный камень – использование этих материалов будет рациональным только в случае строительства большой мельницы.
2. Лопасти. Это самая сложная часть ветряной установки, от которой зависит ее эффективность – это если, конечно, говорить о функциональном изделии данного типа – если вести речь о декоре, то форме и конфигурации лопастей внимания можно особе не уделять. Изготовить лопасти для ветряной мельницы проще всего из двух типов материала – это все та же древесина, с которой придется изрядно повозиться в случае полноценной рабочей установки (декор делается просто, без всяких заморочек) или же пластиковая канализационная труба. С ее помощью изготовить лопасти рабочего вентилятора очень просто, самое главное здесь – правильно раскроить трубу.

   Ветряная мельница своими руками фото

3. Энергетическая установка. Несмотря на то, что энергетическая установка выглядит довольно сложно, собрать ее своими руками весьма легко. Для этого дела понадобится три основных элемента – это генератор, на вал которого нужно будет установить изготовленные ранее лопасти, аккумуляторы, которые необходимы для запасания энергии и так называемый инвертор-преобразователь, в задачи которого входит преобразование постоянного тока с напряжением 12 или 24 вольта в переменное напряжение 220V. Все это придется купить, после чего вам останется только правильно собрать схему – она элементарная и разобраться с ней сможет практически каждый человек, который хотя бы немного понимает в электричестве. Как вариант, от использования инвертора можно отказаться вообще – освещать некоторые участки сада можно и оборудованием на 12V.

В заключение темы про ветряные мельницы скажу несколько слов о подобных установках, только гидравлического принципа действия – в смысле, водяной мельницы. Это не менее популярный дачный декор, который, как и в случае с ветряком, может даже приносить пользу – это, конечно, если ваш дачный участок расположен на берегу тихой речушки. В таком случае водяные мельницы могут не только вырабатывать электроэнергию, но и качать воду для полива. В общем, на этот агрегат тоже нужно обратить внимание – возможно и для вас он окажется весьма полезной вещью, которую при желании также можно достаточно просто изготовить своими руками.

Современная мельница. Устройство ветряной мельницы: схемы, чертежи

Ветряную мельницу человек знает давно и возможности ее использования на свое благо, можно сказать, изучил досконально. Лопасти, приводимые в движение силой ветра, передают вращающий момент к различным механизмам – если раньше они крутили исключительно жернова (от чего и пошло понятие ветряная мельница), то сегодня они вращают практически все что угодно, в том числе и электрогенераторы. Но суть не в этом – на сегодняшний день ветряная мельница, или, как ее еще называют, ветряк, является экологически чистым, а главное, условно бесплатным источником энергии. Только ради этого следует ознакомиться с устройством и принципом работы ветряной мельницы – именно этим мы и займемся в данной статье вместе с сайтом сайт.

Как работает ветряная мельница фото

Ветряные мельницы: устройство и принцип работы

Ветряная мельница, как и все гениальное, работает весьма просто – если говорить понятным языком, то посредством различных механизмов вращение пропеллера, приводимого в движение ветром, передается к устройству, выполняющему ту или иную работу. Если же усложнять все это дело, то конструкцию подобных агрегатов можно представить в виде трех различных узлов, собранных в едином корпусе. Кстати, корпус может быть весьма большим и иметь практически любую форму. Разберемся с этими узлами мельницы подробнее, а заодно и изучим ее принцип работы.

Как видите, работает ветряная мельница довольно просто, несмотря даже на сложность ее механической системы – в принципе, в самом простом исполнении ее конструкцию назвать сложной можно разве что с натяжкой. Основная проблема ее изготовления заключается только лишь в точности изготовления ее деталей – если осилите этот момент в домашних условиях, то все остальное покажется простым делом.

Ветряная мельница своими руками: для чего она может понадобиться

Как и говорилось выше, перерабатывая энергию ветра с помощью ветряной установки, запустить можно достаточно много полезных приспособлений. Но так уж сложилось, что используют их в современном мире сравнительно редко и запускают с их помощью считанное количество приспособлений. Мощность, габариты и зависимость от погоды – вот еще одна проблема, с которой необходимо считаться. И именно эта проблема накладывает некоторые ограничения на область применения ветряных мельниц в современном мире.

О том, как самостоятельно сделать декоративную ветряную мельницу, смотрите в этом видео.

Это, наверное, и все, на что могут сгодиться ветряные мельницы – по большому счету, этого достаточно. Зерно с их помощью точно никто перемалывать не станет и уж тем более никто не будет использовать их для работы сложных станков. Разве что в качестве развлечения.

Как сделать ветряную мельницу своими руками: принцип изготовления

Как вы уже поняли, изготовить своими руками можно практически любую ветряную мельницу, но следует понимать, что от ее назначения могут изменяться некоторые детали конструкции. К примеру, наличие в мельнице генератора электрической энергии потребует от вас выделить в корпусе специальное место для его установки. В целом же, решая вопрос, как сделать ветряную установку, вам придется изготовить как минимум две ее части – если говорить о функциональных мельницах, то и того больше.

В заключение темы про ветряные мельницы скажу несколько слов о подобных установках, только гидравлического принципа действия – в смысле, водяной мельницы. Это не менее популярный дачный декор, который, как и в случае с ветряком, может даже приносить пользу – это, конечно, если ваш дачный участок расположен на берегу тихой речушки. В таком случае могут не только вырабатывать электроэнергию, но и качать воду для . В общем, на этот агрегат тоже нужно обратить внимание – возможно и для вас он окажется весьма полезной вещью, которую при желании также можно достаточно просто изготовить своими руками.

Ветряная мельница

На протяжении долгого времени ветряные мельницы, наряду с водяными мельницами, были единственными машинами, которые использовало человечество. Поэтому применение этих механизмов было различным: в качестве мукомольной мельницы , для обработки материалов (лесопилка) и в качестве насосной или водоподъемной станции.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Синонимы :

Смотреть что такое «Ветряная мельница» в других словарях:

Ветряк, ветрянка (прост.) Словарь синонимов русского языка. Практический справочник. М.: Русский язык. З. Е. Александрова. 2011. ветряная мельница сущ., кол во синонимов: 7 … Словарь синонимов

ВЕТРЯНАЯ МЕЛЬНИЦА, устройство, приводимое в действие ветром, вращающим крылья или лопасти. Первые известные ветряные мельницы были построены на Среднем Востоке в VII в. В Европу это техническое новшество проникло в Средние века. На заре… … Научно-технический энциклопедический словарь

ветряная мельница — — EN windmill A machine for grinding or pumping driven by a set of adjustable vanes or sails that are caused to turn by the force of the wind. (Source: CED)… … Справочник технического переводчика

О.БУЛАНОВА

Они стали символом Голландии, с ними воевал Дон-Кихот, о них слагались сказки и легенды… О чем речь? Конечно, о ветряных мельницах. Много веков назад они использовались для измельчения зерна, в качестве привода для водяного насоса либо для того и другого.

Наиболее ранним примером использования энергии ветра для приведения в движения механизма является ветряная мельница греческого инженера Герона Александрийского, изобретенная в I в. Также есть сведения, что в Вавилонской империи Хаммурапи планировал использовать энергию ветра для своего амбициозного проекта по орошению.

В сообщениях мусульманских географов IX в. описываются персидские мельницы. Они отличаются от западных конструкций вертикальной осью вращения и перпендикулярно расположенными крыльями (парусами). Персидская мельница имеет лопасти на роторе, расположенные аналогично лопаткам гребного колеса на пароходе, и должна быть заключена в оболочку, закрывающую часть лопаток, иначе давление ветра на лопасти будет одинаковым со всех сторон и, т.к. паруса жестко связаны с осью, мельница не будет вращаться.

Еще один вид мельниц с вертикальной осью известен как китайская мельница или китайский ветряк, используемый в Тибете и Китае в начале IV в. Эта конструкция значительно отличается от персидской использованием свободно поворачивающегося, независимого паруса.

Первые запущенные в работу ветряные мельницы имели паруса, вращающиеся в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси. Парусов, покрытых тростником или тканью, было от 6 до 12. Эти мельницы использовались для помола зерна или добывания воды и довольно сильно отличались от более поздних европейских вертикальных ветряных мельниц.

Описание подобного типа горизонтальной ветряной мельницы с прямоугольными лопастями, используемой для орошения, можно найти в китайских документах XIII в. В 1219 г. такая мельница была завезена в Туркестан путешественником Елюем Чуцаем.

Горизонтальные ветряные мельницы в небольшом количестве присутствовали в XVIII-XIX вв. и на территории Европы. Наиболее известными являются мельница Хупера и мельница Фаулера. Вероятнее всего, мельницы, существовавшие на территории Европы в те времена, были независимым изобретением европейских инженеров времен промышленной революции.

Существование первой известной мельницы в Европе (предполагается, что она была вертикального типа) датируется 1185 г. Она была расположена в селе Видли в Йоркшире в устье реки Хамбер. Помимо этого, существует ряд менее надежных исторических источников, согласно которым первые ветряные мельницы в Европе появились в XII в. Первым назначением ветряных мельниц было измельчение зерна.

Имеются данные, согласно которым самый ранний тип европейских ветряных мельниц носил название post mill, названный так из-за большой вертикальной детали, составляющей основную конструкцию мельничного стана.

При монтаже корпуса мельницы эта деталь получала возможность вращаться по направлению ветра. В северо-западной Европе, где направление ветра меняется очень быстро, это позволяло работать более продуктивно. Основания первых подобных мельниц вкапывали в землю, что обеспечивало дополнительную опору при повороте.

Позже была разработана деревянная опора, получившая название эстакады (козлов). Она была обычно закрытой, что давало дополнительное место для хранения урожая и обеспечивало защиту во время непогоды. Этот тип мельниц был наиболее распространенным в Европе вплоть до XIX в., до тех пор, пока их не заменили мощные башенные мельницы.

Козловые мельницы имели полость, внутри которой размещался приводной вал. Это давало возможность поворачивать конструкцию по направлению ветра, прилагая меньше усилий, чем в традиционных козловых мельницах. Исчезала и необходимость поднимать мешки с зерном к высоко расположенным жерновам, т.к. применение длинного приводного вала позволило размещать жернова на уровне земли. Такие мельницы использовались в Нидерландах, начиная с XIV в.

Башенные мельницы появились к концу XIII в. Основным их преимуществом являлось то, что в башенной мельнице реагировала на наличие ветра только крыша башенного стана. Это позволяло сделать основную конструкцию значительно выше, а лопасти – большего размера, благодаря чему вращение мельницы становилось возможным даже при слабом ветре.

Верхняя часть мельницы могла поворачиваться по ветру благодаря наличию лебедок. Помимо этого, существовала возможность удержания крыши мельницы и лопастей по направлению к ветру из-за небольшого ветряка, устанавливаемого под прямым углом по отношению к лопастям. Данный тип конструкции получил распространение на территории Британской империи, Дании и Германии.

В странах Средиземноморья башенные мельницы возводились с фиксированными крышами, т.к. изменение направления ветра большую часть времени было весьма незначительным.

Усовершенствованным вариантом башенной мельницы является шатровая мельница. В ней каменная башня заменена деревянным каркасом обычно восьмиугольной формы (существовали мельницы с большим или меньшим количеством углов). Каркас покрывался соломой, шифером, толем, листовым металлом. Эта легкая по сравнению с башенными мельницами шатровая конструкция делала ветряную мельницу более практичной, позволяя возводить мельницы в районах с нестабильной почвой. Первоначально этот тип использовали в качестве дренажной конструкции, но позже сфера использования значительно расширилась.

Большое значение в ветряных мельницах всегда имела конструкция лопастей (парусов). Традиционно парус состоит из каркаса-решетки, на который натянута парусина. Мельник может самостоятельно регулировать количество ткани в зависимости от силы ветра и необходимой мощности.

В условиях более холодного климата ткань была заменена деревянными планками, что препятствовало замораживанию. Независимо от устройства лопастей, для регулировки парусов необходимо было полностью остановить мельницу.

Переломным моментом стало изобретение в Великобритании в конце XVIII в. конструкции, автоматически приспосабливаемой к скорости ветра без вмешательства мельника. Наиболее популярными и функциональными стали паруса, изобретенные Уильямом Кабиттом в 1807 г. В этих лопастях ткань заменили механизмом соединенных затворов.

Во Франции Пьер-Теофиль Бертон изобрел систему, состоящую из продольных деревянных реек, соединенных с помощью механизма, позволявшего мельнику открыть их во время вращения мельницы.

В ХХ в. благодаря успехам в самолетостроении значительно повысился уровень знаний в области аэродинамики, что привело к дальнейшему повышению эффективности работы мельниц немецким инженером Билау и голландскими мастерами.

Большинство ветряных мельниц имело четыре паруса. Наряду с ними существовали мельницы, оснащенные пятью, шестью или восемью парусами. Наибольшее распространение они получили в Великобритании, Германии и реже в других странах. Первые заводы по производству парусины для мельниц находились в Испании, Португалии, Греции, Румынии, Болгарии и России.

Мельница с четным числом парусов имела преимущество перед другими типами мельниц, ведь при возникновении повреждения одной из лопастей можно удалить противоположную ей лопасть, тем самым сохранив балансировку всей конструкции.

Необходимо отметить, что ветряные мельницы использовались для осуществления многих промышленных процессов, кроме помола зерна, например, для обработки семян масличных культур, выделки шерсти, покраски изделий и изготовления изделий из камня.

Общее количество ветряных мельниц в Европе во времена наибольшего распространения этого типа устройств достигало, по оценкам экспертов, количества около 200 тыс. Но эта цифра является довольно скромной по сравнению с приблизительно 500 тыс. водяных мельниц, существовавших в то же время. Ветряные мельницы получили распространение в тех регионах, где было слишком мало воды, где реки зимой замерзали, а также на равнинах, где поток рек был слишком медленным.

С приходом промышленной революции важность ветра и воды в качестве основных промышленных источников энергии снизилась; в конечном итоге большое количество ветряных мельниц и водяных колес было заменено на паровые мельницы и мельницы, оснащенные двигателями внутреннего сгорания. Вместе с тем ветряные мельницы по-прежнему оставались достаточно популярны, их продолжали строить до конца XIX в.

Кроме ветряных мельниц, существовали и ветряные турбины – конструкции, специально разработанные для выработки электроэнергии. Первые ветряные турбины были построены в конце XIX в. профессором Джеймсом Блитом в Шотландии, Чарльзом Ф. Брашем в Кливленде и Полем ля Куром в Дании.

Имелись также и ветряные насосы. Они использовались для перекачки воды на территории современных Афганистана, Ирана и Пакистана начиная с IX в. Использование ветряных насосов получило широкое распространение во всем мусульманском мире, а затем распространилось на территорию современного Китая и Индии. Ветряные насосы использовались в Европе, особенно в Нидерландах и областях Восточной Англии Великобритании, начиная от средневековья и далее, при осушении земли для сельскохозяйственных работ или для строительных целей.

В 1738-1740 гг. в голландском городке Киндердейк были построены 19 каменных ветряных мельниц для защиты низин от затопления. Они перекачивали воду с территории, расположенной ниже уровня моря, в реку Лек, впадающую в Северное море. Кроме перекачивания воды, ветряные мельницы использовались для выработки электричества. Благодаря этим мельницам Киндердейк в 1886 г. стал первым электрифицированным городом в Нидерландах.

Стоит также отметить, что ветряные мельницы в 1997 г. были внесены в Список объектов мирового наследия ЮНЕСКО.

По материалам сайта ru.beautiful-houses.net

Когда речь заходит о ветряных мельницах, сразу вспоминается знаменитый литературный герой Мигеля де Сервантеса Сааведра — Дон Кихот, в воспаленном мозгу которого они предстали в виде великанов. Первая ветряная мельница появились на берегах Нила (около трех тысячелетий назад), именно в этих краях пшеница давала щедрый урожай. Первые конструкции были довольно примитивными. Чтобы смолоть ведро зерна, требовалось не менее пяти-шести часов работы. Ручные жернова при наличии одного физически сильного мужчины позволяют перемолоть ведро пшеницы часа за полтора.

Принципы размола зерна в муку

Процесс превращения зерна в муку на современных мельницах проходит в несколько этапов. Перед размолом зерно очищается на специальных установках. Сита позволяют разделить массу по размеру, а специальные триеры удаляют из нее примеси. Это довольно хитрая машина, она распознает конфигурацию отдельных зерен и отбрасывает в сторону все, что отличается по форме. Далее масса замачивается. Эта операция нужна, чтобы поверхностный слой (его называют отрубным) легче снимался. В отрубях остается шелуха и зародышевые зоны зерна. Теперь наступает самый ответственный момент — выполняется обрубка. Она позволяет ускорить процесс размола зерна на жерновах. Современные жернова во многом напоминают те, которые использовались еще в древности. Это два круга. Один из них неподвижный, а другой вращается относительно первого. В верхнем имеется питающее отверстие, сюда поступают зерна. Зерно движется от центра к периферии, соприкасаясь с поверхностью жерновов. Те давят с определенным усилием, сдирая тонкий слой, который и превращается в муку. По мере истирания от цельных зерен не остается ничего, кроме муки, которая ссыпается с поверхности неподвижного жернова. Финишная операция — это разделение муки на ситах. Через самые тонкие проходит мука высшего сорта, далее отделяются и другие сортовые фракции. На самом грубом сите остаются сравнительно крупные частицы — это любимая многими (но кто-то ее и не любит) манная крупа.

Как поймать ветер

Природа ветра — это движение потока воздушных масс. Где-то ветер ежедневно дует с большой скоростью, но есть места, где его подолгу не могут дождаться. Первыми его сумели поймать моряки, паруса легко уловили легкое дуновение и потянули суда в направлении потока. Несколько позже научились ставить и косые паруса, появилась возможность двигаться и под углами, лавируя, опытные моряки могут плыть и навстречу ветру. Для привода вращающихся жерновов потребовалось иначе расположить несколько парусов. Их пришили к радиальным направляющим, сидящим на валу. Потом преобразовали в лопасти. Теперь давление воздушного потока заставляет двигаться каждую лопасть, здесь поступательное движение воздуха преобразуется во вращательное движение вала. Ветряная мельница упрощенного привода имела жернова, которые вращались в горизонтальной оси. Много сложностей преодолели изобретатели древности, чтобы найти способы поджимать неподвижный жернов к вращающемуся. Среди рисунков египетских пирамид есть такие, которые показывают, как ветер на мельнице перемалывает зерно в муку.

Классическая ветряная мельница

Вопрос о том, как передать вращение от горизонтальной оси к вертикальной, долго не мог разрешиться. Многократно пытались изменить направление вращения валов. Но техническое решение так и не находилось. В манускриптах есть схемы устройств для преобразования направлений вращения. Наиболее распространенная конструкция приписывается Архимеду (ветряная мельница по Архимеду изображена на фресках, вывезенных римлянами из Сиракуз). Он придумал зубчатые колеса, изготовленные из бревен, закрепленных на ободьях колес. Гениальная идея была воплощена в десятках тысяч мельниц, разбросанных по миру. В них ветер заставляет вращаться горизонтальный вал, на конце которого установлено колесо. На его ободе имеются крепко зафиксированные зубья (круглые бруски), установленные с определенным шагом. Перпендикулярно горизонтальному валу установлен вертикальный. На нем тоже имеется колесо с аналогичными зубьями. Получился аналог шестеренного механизма, передающий крутящий момент под заданным углом (в данном случае 90°). Вертикальный вал вращает подвижный жернов, в него равномерно засыпается зерно, которое превращается в муку. В результате получилась мельница для муки.

Как устроена современная мельница

В современных конструкциях вместо сложного шестеренного механизма, изготовленного из дерева, используются иные устройства для передачи вращения. Сегодня только на побережье Пиренейского полуострова работают несколько десятков мельниц. В них использованы фрикционные вариаторы — редукторы, преобразующие направление вращения, а также обеспечивающие нужную скорость вращения рабочего вала. В Норвегии и Исландии применяется несколько иной привод, там работают конические шестерни, изготовленные из бронзы. На улице XXI век, но ветряная мельница все равно находит применение и в наше время.

Какие мельницы используются сегодня

Большие объемы промышленной переработки зерна невозможно осилить только с использованием ветра. Для привода вращения жерновов применяются синхронные электродвигатели с фазовым ротором. Они могут плавно изменять частоту вращения вала. Для зерна и муки характерно проявление термопластических свойств — расплавление при нагревании. В процессе помола муки температура поверхности жерновов повышается, поэтому скорость вращения ограничивается разумными пределами. Если не ограничить, то может произойти возгорание муки, а ее наличие в воздухе, соответственно, привести к взрыву. Современные жернова внутри себя имеют довольно сложную систему охлаждения. В зоне их работы установлены термодатчики, которые контролируют ход технологического процесса. Внедрение компьютеров в технологии не обошло и мельничное производство. На современных мельницах датчики контроля разных параметров установлены по всей технологической цепи: от приема зерна на склад до упаковки муки в тару и погрузки в транспортное средство, которое доставит ее на хлебопекарный завод или в магазин.

Мельница своими руками

Мини-мельницы применяются в фермерских хозяйствах для приготовления кормов с использованием муки крупного помола. Известно, что организм животных лучше усваивает не цельное зерно, а дробленное. Для этого применяют небольшие зернодробилки или машинки для грубого помола. Мельница своими руками создается в следующей последовательности. Нужно изготовить жернова. Для этого применяют два толстостенных диска, их рабочие поверхности насекаются бородком или зубилом. В результате получаются жернова. Затем в верхнем жернове просверливается отверстие. К нему приваривают конус из тонкостенной жести (питатель, подающий зерно в зону помола). Организуют привод вращающегося жернова, здесь проще всего использовать клиноременную передачу. Поэтому болтами к верхнему диску прикручивают шкив. На валу электродвигателя также устанавливают шкив. Теперь вращение вала двигателя будет передано к жернову мельницы. Остается только заключить всю конструкцию в корпус и начать производить муку.

Весьма советуем с ним познакомиться. Там Вы найдете много новых друзей. Кроме того, это наиболее быстрый и действенный способ связаться с администраторами проекта. Продолжает работать раздел Обновления антивирусов — всегда актуальные бесплатные обновления для Dr Web и NOD. Не успели что-то прочитать? Полное содержание бегущей строки можно найти по этой ссылке .

Вы никогда не думали как из зерна получается мука? Мне вот всегда было интересно как работали древние мельницы. В Суздале нам подробно все разъяснили.

Понятно, что ветер вращает эти лопасти. Каркас у них деревянный, а обтянуты они были материей, парусиной.

А знаете для чего вот эти палки сзаду мельницы? Думаете, чтобы она не попадала? 😉

А вот и фигушки. С их помощью всю мельницу ПОВОРАЧИВАЛИ, чтобы ловчей поймать ветер, ну не прикол? :-))

Механику работы мельницы нам объяснили на вот этой модели, которая находилась внутри мельницы настоящей и, в отличие от последней, была в рабочем состоянии;-))

Ну, в общем ветер вращает лопасти, лопасти вращают вот это горизонтальное полено:

Горизонтальное полено, с помощью древних шестерёнок вращает уже полено вертикальное:

Вертикальное полено, в свою очередь, с помощью таких же шестеренок вращает эдакие каменные блины – жернова, вон там внизу, видите?:

А сверху в дырки жерновов сыпалось зерно из вот этих ящичков, похожих на перевёрнутые пирамидки. Готовая мука через дырки в деревяхе передней стенки валилась в специальный ящик, обзываемый «сусеком».

Помните сказку про колобка? 😉 «Бабка по амбару помела, по сусекам поскребла…» Я в детстве все время недоумевала, что за сусеки такие в которых можно муки намести на целый колобок? В нашей-то квартире мука по ящикам просто так не валялась. ;-)) Ну и вот, не прошло и сорока лет, как загадка была разгадана! 8-)))

Самые древние приспособления для перемалывания зерна в муку и обдирания его в крупу сохранялись как семейные мельницы до начала ХХ в. и представляли собой ручные жернова из двух круглых в сечении камней из твердого кварцевого песчаника диаметром 40-60 см. Древнейшим типом мельниц считаются сооружения, где жернова вращались с помощью домашних животных. Последняя мельница такого типа прекратила свое существование в России в середине ХIХ в.

Энергию падающей на колесо с лопастями воды россияне научились использовать в начале второго тысячелетия. Водяные мельницы всегда были окружены ореолом таинственности, овеяны поэтическими легендами, сказаниями и суевериями. Мельницы-колесухи с омутом и водоворотом сами по себе небезопасные конструкции, что отражено в русской пословице: «Со всякой новой мельницы водяной подать возьмет».

Письменные и графические источники свидетельствуют о широком распространении в средней полосе и на Севере ветряных мельниц. Нередко крупные села были окружены кольцом в 20-30 мельниц, стоявших на высоких, открытых ветрам местах. Ветряные мельницы за сутки размалывали на жерновах от 100 до 400 пудов зерна. В них имелись также ступы (крупорушки) для получения крупы. Для того чтобы мельницы работали, их крылья надо было поворачивать под менявший направление ветер — это обусловило сочетание в каждой мельнице неподвижной и подвижной частей.

Русскими плотниками создано много разнообразных и остроумных вариантов мельниц. Уже в наше время зафиксировано более двадцати разновидностей их конструктивных решений.

Из них можно выделить два принципиальных типа мельниц: «столбовки»

Мельницы столбовки:
а — на столбах; б — на клети; в — на раме.
и «шатровки ».

Первые были распространены на Севере, вторые — в средней полосе и Поволжье. Оба названия отражают также принцип их устройства.
В первом типе мельничный амбар вращался на врытом в землю столбе. Опорой служили либо дополнительные столбы, либо пирамидальная бревенчатая клеть, рубленная «в реж», либо рама.

Принцип мельниц-шатровок был иной

Мельницы шатровки:
а — на усечённом восьмирике; б — на прямом восьмерике; в — восьмерик на амбаре.
— нижняя их часть в виде усеченного восьмигранного сруба была неподвижной, а меньшая по размеру верхняя часть вращалась под ветер. И этот тип в разных районах имел немало вариантов, в том числе мельницы-башни — четвериковые, шестериковые и восьмериковые.

Все типы и варианты мельниц поражают точным конструктивным расчетом и логикой врубок, выдерживавших ветры большой силы. Народные зодчие уделяли также внимание внешнему облику этих единственных вертикальных хозяйственных сооружений, силуэт которых играл немалую роль в ансамбле селений. Это выражалось и в совершенстве пропорций, и в изяществе плотницких работ, и в резьбе на столбах и балконах.

Водяные мельницы

Схема ветряной мельницы

Мельница на ослиной тяге

Мельничный постав

Самая существенная часть мукомольной мельницы -мельничный постав или снасть — состоит из двух жерновов: верхнего, или бегуна, А и — нижнего, или нижняка, В .

Жернова представляют каменные круги значительной толщины, имеющие в средине сквозное отверстие, называемое очком, а на мелющей поверхности т. н. насечку (см. ниже). Нижний жернов лежит неподвижно; его очко плотно закрыто деревянною втулкою, кружловиною g , сквозь отверстие в центре которой проходитъ веретено С ; на вершине последнего насажен бегун посредством железного стержня CC , укрепленного концами в горизонтальном положении в очке бегуна и называемаго параплицею, или порхлицею.

В средине параплицы (и, следовательно, в центре жернова) с нижней ее стороны проделано пирамидальное или коническое углубление, в которое и входитъ соответственно заостренный верхний конец веретена С .

При таком соединении бегуна с веретеном, первый вращается при вращении последнего и, в случае надобности, легко снимается с веретена. Нижний конец веретена вставлен шипом в подшипник, укрепленный на балке D . Последнюю можно поднимать и опускать и таким образом увеличивать и уменьшать раcстояние между жерновами. Веретено С вращается помощью т. н. цевочной шестерни Е ; это — два диска, надетые на веретено в небольшом расстоянии друг от друга и скрепленные между собою, по окружности, вертикальными палочками.

Цевочная шестерня вращается помощью лобового колеса F , имеющего на правой стороне своего обода зубья, захватывающие за палочки цевочной шестерни и таким образом вращающие ее вместе с веретеном.

На ось Z надето крыло, которое и приводится в движение ветром; или, в водяной мельнице, — водяное колесо, приводимое в движение водою. Зерно вводится через ковш а и очко бегуна в промежуток между жерновами. Ковш состоит из воронки а и корытца b , подвешенного под очком бегуна.

Размол зерна происходит в промежутке между верхнею поверхностью нижняка и нижнею бегуна. Оба жернова одеты кожухомъ N , который препятствует разбрасыванию зерен. По мере размола, зерна подвигаются действием центробежной силы и напором вновь прибывающихъ зерен) от центра нижняка к окружности, падают с нижняка и идут по наклонному желобу, в пеклевальный рукав R — для просеивания. Рукав Е сделан из шерстяной или шелковой ситяной ткани и помещен в закрытом ящике Q , из которого выставляется его нижележащий конец.

Сначала просеивается тонкая мука и падает в задней части ящика; более грубая высевается в конце рукава; отруби задерживаются на ситке S , а самая грубая мука собирается в ящик T .

Жернова

Поверхность жёрнова разделена глубокими желобами, называемыми бороздами , на отдельные плоские участки, называемые мелющими поверхностями . От борозд, расширяясь, отходят более мелкие желобки, называемые оперением . Борозды и плоские поверхности распределяются в виде повторяющегося рисунка, называемого гармошкой .

У типичного мукомольного жёрнова имеется шесть, восемь или десять таких гармошек. Система желобов и желобков, во-первых, образует режущую кромку, а во-вторых, обеспечивает постепенное ссыпание готовой муки из-под жерновов. При постоянном использовании жернова? требуют своевременного подтачивания , то есть подравнивание краев всех желобов для поддерживания остроты режущей кромки.

Жернова используются парно. Нижний жёрнов устанавливается стационарно. Верхний жёрнов, он же бегун, — подвижный, и именно он производит непосредственное перемалывание. Подвижный жернов приводится в движение крестообразным металлическим «штифтом», установленным на головке главного стержня или ведущего вала, вращающегося под действием основного механизма мельницы (использующего энергию ветра или воды). Рельефный рисунок повторяется на каждом из двух жерновов, таким образом обеспечивая эффект «ножниц» при размалывании зерен.

Жернова должны быть одинаково сбалансированными. Правильное взаимное расположение камней критически важно для обеспечения помола муки высокого качества.

Лучшим материалом для жерновов служит особенная каменная порода — вязкий, твердый и неспособный полироваться песчаник, называемый жерновым камнем. Так как каменные породы, в которых все эти свойства развиты достаточно и при том равномерно, встречаются редко, то хорошие жернова весьма дороги.

На трущихся поверхностяхъ жернов делают насечку, т. е. пробивают ряд углубленных бороздок, и промежутки между этими бороздками приводят в грубо-шероховатое состояние. Зерно попадает во время размола между бороздками верхнего и нижнего жернов и разрывается и разрезывается острыми режущими краями бороздок насечки на более или менее крупные частицы, которые размалываются окончательно по выходе из бороздок.

Бороздки насечки служат также какъ бы путями, по которым размалываемое зерно подвигается от очка к окружности и сходить с жернова. Так как жернова, даже из лучшего материала, стираются, то насечка должна быть возобновляема время от времени.

Описание конструкций и принципа действия мельниц

Столбовками мельницы названы за то, что их амбар покоится на столбе, вкопанном в землю и обложенном снаружи срубом-ряжем. В нем заделаны балки, удерживающие столб от смещения по вертикали. Конечно, амбар покоится не только на столбе, но на срубе-ряже (от слова режь, бревна, врубленные не плотно, а с прозорами). Поверх такого ряжа делается ровное круглое кольцо из пластин или досок. На него и опирается нижняя рама собственно мельницы.

Ряжи у столбовок могут быть разной формы и высоты, но не выше 4 метров. Они с земли могут подниматься сразу в виде четырехгранной пирамиды или сначала вертикально, а с какой-то высоты переходить в усеченную пирамиду. Встречались, правда очень редко, мельницы на невысокой раме.

Основание шатровок тоже может быть по форме и конструкциям различным. Например, пирамида может начаться с уровня земли, а конструкция быть не срубной, а каркасной. Пирамида может опираться на срубный четверик, а к нему могут быть пристроены подсобные помещения, тамбур, помещение для мельника и т.д.

Главное в мельницах их механизмы.

В шатровках внутреннее пространство разделено перекрытиями на несколько ярусов. Сообщение с ними идет по крутым лестницам чердачного типа через люки, оставленные в перекрытиях. Части механизма могут располагаться на всех ярусах. А их может быть от четырех до пяти. Стержнем шатровки служит могучий вертикальный вал, пронизывающий мельницу насквозь до «шапки». Он опирается через металлический подпятник, закрепленный в балке, которая лежит на брусчатой раме. Балка с помощью клиньев может перемещаться в разные стороны. Это позволяет придать валу строго вертикальное положение. Тоже самое можно проделать и при помощи верхнего бруса, где штырь вала заделан в металлическую петлю.

В нижнем ярусе на вал надета большая шестерня с кулачками-зубьями, закрепленными по наружному контуру круглой основы шестерни. При работе движение большой шестерни, умноженное в несколько раз, передается на малую шестерню или цевку другого вертикального, уже металлического обычно вала. Этот вал прошивает неподвижный нижний жернов и упирается в металлическую планку, на которой через вал подвешен верхний подвижный (вращающийся) жернов. Оба жернова одеты деревянным кожухом с боков и сверху. Жернова устанавливаются на втором ярусе мельницы. Балка в первом ярусе, на которую опирается малый вертикальный вал с малой шестерней, подвешена на металлическом нарезном штыре и с помощью нарезной же шайбы с рукоятками может быть слегка поднята или опущена. С нею поднимается или опускается верхний жернов. Так регулируется тонкость помола зерна.

От кожуха жерновов вниз наклонно пропущен глухой дощатый желоб с доской задвижкой на конце и двумя металлическими крючками, на которые подвешивается мешок, наполняемый мукой.

Рядом с блоком жерновов устанавливается кран-укосина с металлическими дугами-захватами. С его помощью жернова могут сниматься со своих мест для отковки.

Над кожухом жерновов с третьего яруса спускается жестко закрепленный к перекрытию подающий зерно бункер. Он имеет задвижку, с помощью которой можно перекрыть подачу зерна. Он имеет форму опрокинутой усеченной пирамиды. Снизу к нему подвешен качающийся лоток. Он для пружинистости имеет можжевеловую планку и штырь, опущенный в отверстие верхнего жернова. В отверстии эксцентрично устанавливается металлическое кольцо. Кольцо может быть и с двумя-тремя косыми перьями. Тогда устанавливается симметрично. Штырь с кольцом называются обечайкой. Пробегая по внутренней поверхности кольца, штырь все время меняет положение и раскачивает косо подвешенный лоток. Это движение ссыпает зерно в зевло жернова. Оттуда оно попадает в зазор между камнями, размалывается в муку, та поступает в кожух, из него в закрытый лоток и мешок.

Зерно засыпается в бункер, врезанный в пол третьего яруса. Мешки с зерном подаются сюда с помощью во»рота и веревки с крюком. Ворот может подключаться и отключаться от шкива, насаженного на вертикальный вал. Делается это снизу с помощью веревки и рычага. В досках перекрытия прорезан люк, перекрытый наклонно поставленными двухпольными створками. Мешки, проходя через люк, открывают створки, которые потом произвольно захлопываются. Мельник отключает ворот, и мешок оказывается на крышках люка. Операция повторяется.

В последнем ярусе, находящемся в «шапке», на вертикальном валу установлена и закреплена другая, малая шестерня со скошенными кулачками-зубьями. Она заставляет вращаться вертикальный вал и запускает весь механизм. Но ее заставляет работать большая шестерня на «горизонтальном» валу. Слово в кавычки заключено потому, что фактически вал лежит с некоторым уклоном внутреннего конца вниз. Штырем этого конца он заключен в металлическом башмаке деревянной рамы, основы шапки. Приподнятый конец вала, выходящий наружу, спокойно лежит на камне-«подшипнике», слегка скругленном сверху. На валу в этом месте врезаны металлические пластины, предохраняющие вал от быстрого стирания.

В наружную головку вала врезаются два взаимно перпендикулярных бруса-кронштейна, к которым крепятся хомутами и болтами другие балки — основа решетчатых крыльев. Крылья могут принимать ветер и вращать вал лишь тогда, когда на них будет расправлена парусина, обычно свернутая в жгуты в покойное, не рабочее время. Поверхность крыльев будет зависеть от силы и скорости ветра.

Шестерня «горизонтального» вала снабжена зубьями, врезанными в боковую сторону круга. Сверху ее обнимает тормозная деревянная колодка, которая с помощью рычага может быть освобождена или сильно затянута. Резкое торможение при сильном и порывистом ветре вызовет высокую температуру при трении дерева о дерево, и даже тление. Этого лучше избегать.

До работы крылья мельницы следует повернуть навстречу ветру. Для этого имеется рычаг с подкосами — «водило».

Вокруг мельницы вкапывали небольшие столбики количеством не менее 8 штук. К ним «водило» и крепилось цепью или толстой веревкой. Силою 4-5 человек, даже если верхнее кольцо шатра и части рамы хорошо смазаны солидолом или чем-то подобным (ранее смазывали свиным салом), провернуть «шапку» мельницы очень трудно, почти невозможно. «Лошадиная сила» тут тоже не годится. Поэтому пользовались небольшим переносным воротом, который попеременно одевали на столбики его трапециевидной рамой, служившей основанием всей конструкции.

Блок жерновов с кожухом со всеми частями и деталями, расположенными выше и ниже его, назывался одним словом — постав. Обычно небольшой и средней величины ветряки делались «об одном поставе». Большие ветряки могли строиться с двумя поставами. Были ветряные мельницы и с «толчеями», на которых отжималось льняное или конопляное семя для получения соответственного масла. Отходы — жмых, — тоже использовали в домашнем хозяйстве. «Пильные» ветряки как будто не встречались.

Ветряная мельница своими руками

Эстетичная и грациозная ветряная мельница на участке может быть не только украшением, но и приносить практическую пользу в том случае, если к её конструированию подойти с умом. Фото ветряков, которые представлены на странице, безусловно, порадуют глаз, тем не менее едва ли кто-то будет их строить для помола муки. Сегодня для этого есть более технологичные устройства, но ветряная мельница привлекает не только эффектным внешним видом.

Содержание:

1. Кинетическая скульптура или практическая польза?
2. Для чего строить мельницу
3. Ветрогенератор из мельницы
4. Строим декоративную мельницу самостоятельно

Кинетическая скульптура или практическая польза?

Ветряная мельница своими руками — это великолепный элемент ландшафтного дизайна, который сделает дачный участок неповторимым. Вместе с тем, декоративная мельница может приносить и практическую пользу в том числе, как электрогенератор. Основная задача любой мельницы — это преобразование энергии ветра в любой другой вид энергии, механическую, электрическую, которые могут быть направлены на что угодно.

К примеру, установив мельницу неподалёку от огорода, можно успешно отпугивать кротов и птиц. С птицами понятно, но и кротов можно отвадить от грядки. Для этого необходимо вкопать каркас мельницы в грунт на глубину 25-30 см и просто передать вибрацию от вращающегося ротора на каркас. Вибрация будет распространяться в грунте, тем самым отпугивая кротов.

Для чего строить мельницу

Кроме этого мельницу можно приспособить под массу других полезных функций:

• если на участке есть объект, который неплохо было бы скрыть от посторонних глаз, к примеру, канализационный люк или дренажная ревизия, декоративная ветряная мельница успешно с этим справится;

• компактный и лёгкий ветряк можно использовать как защитный колпак для вентиляционных труб;

• небольшая сказочная мельница может стать центровым объектом на детской площадке для игр, в этом случае, правда, придётся позаботиться о безопасности и прочности конструкции в первую очередь;

• ветряная мельница солидных размеров может быть использована, как подсобное помещение для круглогодичного хранения садового инвентаря;

• если построить основание мельницы из камня, она может служить отличным стильным мангалом;

• если применить чертежи и схемы, расположенные ниже, ветряная мельница может обеспечивать электричеством хотя бы уличные источники света круглый год;

• мельница может быть использована в качестве насоса для воды.

Да и это далеко не все, на что способна казалось бы исключительно декоративная кинетическая композиция.

Ветрогенератор из мельницы

Самый очевидный вариант использования силы ветра — преобразование его энергии в электричество. Однако приступая к работам в этом направлении, слишком обнадёживаться не стоит. Дело в том, что любой самый эффективный ветрогенератор имеет КПД не более 60%. С другой стороны, эту энергию мы получаем абсолютно бесплатно, поэтому есть смысл хотя бы попробовать сэкономить на покупке электричества у государства.

Максимальная мощность, которую дарит ветер, просто вычислить по формуле — площадь лопасти, на которую воздействует ветер, умножается на скорость ветра в третьей степени, а результат умножается на коэффициент полезного действия, в нашем случае — 0,6. Несложно вычислить, что при средней скорости ветра в два метра в секунду и площади лопастей в 1 квадратный метр, эффективная мощность генератора будет не более 5 Вт. Слабовато. Но уже при скорости от 8м/с можно получить на выходе с генератора около трехсот Вт с квадратного метра площади.

Конечно, это не сравнится с показателями дорогих ветрогенераторов импортного производства, которые могут стоить от 4 тысяч евро и выдавать номинальную мощность от 1,5 кВт. Но перед тем как вкладывать деньги в дорогой ветрогенератор, стоит познакомится со сводками о скорости и направлении ветра в конкретном регионе за несколько прошедших лет. Может получиться так, что генератор себя не окупит вовсе.

Строим декоративную мельницу самостоятельно

Одной из основных задач при постройке ветряной мельницы будет выбор места для её установки. Желательно, чтобы мельница находилась на возвышении, если её лопасти должны вращаться, а также лучше устанавливать конструкцию вдали от основных дачных построек. Как ни крути, а мельница будет шуметь при работе. Для деревянной конструкции необязательно устраивать прочный надёжный фундамент, будет достаточно основания из бруса или бревна.

Чертежи, которые размещены на странице, просто показывают пропорции конструкции, а реальные размеры стоит вписывать в конкретный ландшафт. Форма лопастей для мельницы может быть произвольной, но минимальный угол отклонения от направления движения ветра должен соблюдаться, также стоит минимизировать вес лопастей и оси, на которую они будут закреплены.

Фантазия и смекалка помогут выполнить работу быстро и качественно, на вашем участке вырастет необычная и, возможно, функциональная конструкция. Удачной работы и творческого настроения!

Альтернативная энергия — обузданный ветер — Экология и промышленная безопасность

Потенциал ветровой энергии РФ составляет более 50 000 миллиардов кВт*ч/год

Ветряные мельницы до XIX века

Долгие столетия благодаря ветру человек передвигался по морям и океанам, используя для «ловли» воздушных потоков паруса. Примерно II-I веками до н.э. датируются первые известные ветряные мельницы, найденные в Египте возле города Александрия. Это были каменные мельницы барабанного типа. У них колесо с широкими лопастями монтировалось в специальном барабане таким образом, что половина колеса находилась снаружи, и ветер, давя на лопасти, вращал колесо, которое, в свою очередь, приводило в движение жернов.

Более совершенные ветряные мельницы крыльчатой конструкции в VII веке н.э. стали использовать персы, проживавшие на территории современного Ирана. С VIII-IX веков ветряные мельницы распространились по Европе и Руси. Поначалу эти мельницы мололи зерно, но постепенно человек начал применять их также для откачки воды и приведения в действие различных механизмов. В частности, голландцы таким образом осушали польдеры — участки земли, обнесенные дамбами.

Персидская ветряная мельница

До середины XVI столетия в Европе были распространены так называемые мельницы на козлах (иначе — немецкие мельницы). Их недостатками являлись ненадежность (опрокидывались бурей) и ограниченная производительность ввиду того, что козловые мельницы поворачивались вручную в сторону ветра с помощью козел (отсюда и название), а значит — строились не слишком большими.

Но в середине XVI века в Голландии изобрели мельницу, в которой двигалась лишь крыша с крыльями. Усовершенствованные мельницы стали называть шатровыми (или голландскими). Такие мельницы строили очень высокими, что позволяло закреплять на них более длинные крылья, тем самым увеличивая мощность. Сегодня самыми высокими в мире ветряными мельницами считаются голландские ветряки под названием «Север» и «Свобода», чья высота превышает 33 метров.

Мельница в голландском местечке Киндердейк

В свое время Голландия являлась «лидером» по количеству ветряных мельниц, которые использовались не только для помола зерен и откачки воды. Получили распространение красильные, масляные, лесопильные мельницы. Именно для лесопилки была построена в Петербурге ветряная мельница, конструкцию которой Петр I лично изучил у голландских мастеров. Даже бумагу изготавливали с помощью ветряных мельниц, и ныне в голландском местечке Заансе Сханс можно увидеть последнюю мельницу (под названием «Учитель») для производства бумаги. Не случайно очень долгое время бумага из Голландии считалась самой лучшей, и американская «Декларация Независимости» как раз и была напечатана на такой бумаге.

Новая жизнь ветряных мельниц

Появление более совершенных технологий, казалось, отправит ветряные мельницы в область туристических диковинок. Однако достаточно быстро люди разобрались, что таким «дедовским» способом, т.е. с помощью ветряков, можно получать энергию электричества.

В июле 1887 года шотландский академик и профессор Джеймс Блит (James Blyth) предпринял попытку создания ветровой установки для получения электричества. В 1891-м он получил патент на свое изобретение. 10-метровый ветряк с крыльями, обтянутыми тканью, был установлен в шотландском городе Marykirk и производил электроэнергию для освещения. Правда, коммерческого успеха Блит не добился.

Зимой 1887-1888-го, уже в Соединенных Штатах, Чарльз Ф. Браш (Charles F. Brush) создал ветряную турбину, которая питала электроэнергией его дом и лабораторию вплоть до 1900 года.

Ветряная турбина Чарльза Браша.

В 1890 году датский ученый и изобретатель Поль ля Кур (Poul la Cour) сконструировал ветряную электроустановку для производства водорода. Данная установка считается первым электроветряком современного типа. В первой половине прошлого века ветрогенераторы стали устанавливаться в тех местах, куда обычным путем электричество доставить было невозможно. С 20-х годов прошлого века ветрогенераторы начали появляться в США и Австралии.

В России в 1918 году получением электричества с помощью ветра заинтересовался профессор В. Залевский. Он создал теорию ветряной мельницы и сформулировал ряд принципов, которым должен отвечать ветрогнератор. В 1925-м профессор Н. Жуковский организовал отдел ветряных двигателей в Центральном аэрогидродинамическом институте.

В 30-х годах ХХ века руководство Советского Союза всерьез озаботилось использованием энергии ветра. Было налажено производство ветроустановок мощностью 3-4 кВт, причем выпускались они сериями. Самую первую ветроэлектрическую станцию в СССР установили в 1930 году в городе Курске. Мощность станции равнялась 8 кВт.

В 1931 году в СССР заработала самая крупная в мире Ялтинская ВЭС мощностью 100 кВт. Строительство и установка ветрогенераторов шло высокими темпами вплоть до начала 60-х. Достаточно сказать, что с 1950 по 1955 годы Союз выпускал до 9 тысяч ветроустановок ежегодно. Когда осваивалась целина в Казахстане, советские люди соорудили первую многоагрегатную ВЭС, работавшую совместно с дизелем; общая мощность данной установки составляла 400 кВт. Эта ВЭС стала примером для современных систем «ветро-дизель».

Однако к концу 60-х ветроэнергетика Советского Союза уступила место крупным ТЭС, ГЭС и АЭС, и серийное производство «ветряков» было свернуто. К ВЭС вернулись в 90-е годы ХХ века, не в пример США и Европе. Начало же современной ветроэнергетики принято отсчитывать от 1979 года.

Современное состояние ветроэнергетики

Любопытно, что примерно до середины 90-х годов прошлого века по суммарной мощности ветроэнергетических установок первенство держали США. Однако в 1996 году в Западной Европе оказалось 55% мировых мощностей ветроэлектростанций.

Изменились и сами электроветряки. До середины 90-х ХХ века в мире больше всего производили ветрогенераторов мощностью от 100 до 500 кВт. Затем наметилась тенденция к выпуску установок мощностью до 2000 кВт. Это поистине исполинские ветряки, высота которых превышает 100 метров.

Несмотря на постоянно увеличивающиеся темпы роста числа ветроэлектростанций, доля электроэнергии, получаемой силой ветра, составляет чуть более 1% от общей величины выработки электроэнергии в мире. Однако в отдельных странах эта доля существенно выше, например, в Дании она составляет более 20%, в Германии — 14,3% (по данным 2007 года), в Индии — около 3% (по данным 2005 года).

Потенциал ветровой энергии Российской Федерации составляет более 50 000 миллиардов кВт·ч/год. В переводе на язык экономики — это приблизительно 260 миллиардов кВт·ч/год, что равняется примерно 30% от электроэнергии, производимой всеми отечественными электростанциями.

На 2006 год установленная мощность ветровых электростанций в России равнялась примерно 15 МВт.

«Куликовская» ВЭС

Одна из самых мощных российских ветроэлектростанций размещается в районе поселка Куликово Зеленоградского района Калининградской области. Ее мощность — 5,1 МВт (ветропарк состоит из 21 ветроэнергетической установки, занимает примерно 20 гектар и способен обеспечить электричеством 145 квартир), а среднегодовая выработка — около 6 млн кВт·ч/год. Также стоит назвать Анадырскую ВЭС мощностью 2,5 МВт на Чукотке.

В ближайшие годы в самых разных странах мира планируется существенно увеличить количество получаемой электроэнергии от ветряков. Однако распространение ВЭС может быть затруднено по ряду причин, о которых речь пойдет ниже.

Минусы ветроэнергетики

Итак, какие же существуют главные минусы у ветроэнергетики? Во-первых, сила ветра непостоянна. Поэтому существует опасность нарушения работы общей энергосистемы (которая сама по себе «страдает» от пиков и спадов нагрузки) в том случае, если в ней будет присутствовать значительная доля электроэнергии, получаемой от ВЭС (согласно некоторым расчетам — эта доля в 20-25%). Кроме того, «нестабильность» ветра вынуждает человека думать о резервных источниках электроэнергии, которые бы могли в нужный момент компенсировать недостающую часть электроэнергии. В качестве примера такого резерва можно привести газотурбинные электростанции либо аккумуляторы. Все это приводит к повышению стоимости ветровой электроэнергии.

Во-вторых, ветряные энергетические установки издают приличный шум, что вынудило в ряде европейских стран принять закон, ограничивающий уровень шума ветряков до 45 дБ днем и до 35 дБ в ночное время. К шуму добавляется низкочастотная вибрация, передающаяся через почву. Вот почему жилые дома размещаются обычно на расстоянии 300 метров и более от ветряных энергетических установок.

В-третьих, металлические составляющие ветряков производят радиопомехи, из-за чего в некоторых местах приходится даже строить рядом дополнительные ретрансляторы.

Безусловно, нестабильность ВЭС в плане подачи электроэнергии — самая главная их беда, а с остальными недостатками ветряков вполне можно мириться. Тем более, что хоть значительные территории вокруг ветряных установок вынужденно безлюдны, однако они не пустуют, а практически полностью сдаются в аренду фермерским (либо иным) хозяйствам.

Типичный современный ветропарк

В связи с этим, логично выглядит идея перевода ВЭС на выдачу не электрической энергии промышленного качества (~ 220В, 50 Гц), а постоянного или переменного тока, который бы затем преобразовывался с помощью ТЭНов в тепло, например, для получения горячей воды, обогрева и прочих нужд. В этом случае проблема бесперебойности подачи тока уходит на второй план.

Кроме того, в мире функционируют ветродвигатели, с помощью которых не добывают электричество, а подымают воду из колодцев. Подобные установки находятся в Казахстане, Узбекистане и ряде других стран. Как видим, и в современном мире ветряки применяются достаточно широко.

Ветрогенераторы как они есть

Основными узлами ветрогенератора являются: винт, вращаемый силой ветра, корпус, генератор и аккумулятор. Помимо стационарных существуют мобильные ветроэлектростанции, мощности которых хватает на питание электроприборов.

Мощность ветрогенератора напрямую связана с площадью, заметаемой лопастями генератора. Самые большие в мире ветрогенераторы выпускает немецкая компания «Repower»: диаметр ротора у таких турбин составляет 126 метров, вес гондолы — 200 тонн, высота башни — 120 метров, а мощность может доходить до 6 МВт.

Самая распространенная конструкция ветрогенератора — с тремя лопастями и горизонтальной осью вращения, хотя можно и сегодня увидеть двухлопастные установки. На текущий момент в мире распространены ветродвигатели двух типов: карусельные и крыльчатые. Встречаются также барабанные и другие конструкции.

У карусельных (роторных) ветрогенераторов на вертикальную ось «насажено» колесо с лопастями. В отличие от крыльчатых, такие ветряки способны функционировать при любом направлении ветра, не меняя своего положения. Это тихоходные установки, не создающие большого шума. В них используются многополюсные электрогенераторы, работающие на малых оборотах — это допускает применение простых электрических схем без опасности потерпеть аварию при порыве ветра.

Крыльчатые ветряки — это лопастные механизмы с горизонтальной осью вращения. Крыло-стабилизатор позволяет устанавливать систему в самое выгодное положение относительно потока ветра. Небольшие крыльчатые ВЭС постоянного тока соединяют с электрогенератором напрямую (без мультипликатора), более мощные снабжаются редуктором. На мировом рынке доля крыльчатых ВЭС превышает 90%, чему причина — высокий коэффициент использования энергии ветра.

Среди альтернативных конструкций стоит упомянуть ветряные системы, в которых нет движущихся частей. Проносящийся ветер в них охлаждается и, благодаря термоэлектрическому эффекту Томсона, способствует вырабатыванию электрической энергии.

А есть ли перспективы?

Безусловно, перспективы имеются. Ветряные установки вот уже более ста лет помогают человеку получать электричество буквально из ничего, используя лишь кинетическую энергию воздушных масс атмосферы. Тем самым, экономятся традиционные виды топлива (дрова, уголь, нефть, природный газ), уменьшается загрязнение окружающей среды.

Глобальный экономический кризис, за развитием и, надеемся, благополучным концом которого мы наблюдаем сегодня, дает много пищи для размышлений, и в частности, наводит на мысль о переходе на альтернативные источники энергии. Высокие цены на нефть, перебои с поставками природного газа (в Европу, в частности) дают ветроэнергетике отличный шанс для дальнейшего развития. Не случайно ведь за рубежом альтернативная энергетика начала серьезный рост после нефтяного кризиса середины 70-х годов прошлого века. Поначалу ветроэнергетику дотировало государство, но сегодня данный вид энергетики является прибыльным делом, хотя и регулируется госструктурами. В России, кстати, необходимой законодательной базы для развития ветроэнергетики нет, по этой причине (а также из-за отсутствия серьезных инвестиций; ветропарк Куликовской ВЭС — дар властей Дании!!!) в нашей стране действуют не более четырех десятков скромных ВЭС, дающих суммарно менее 0,1% вырабатываемой в РФ энергии.

Ветроэнергетика наличествует в более чем 50 странах мира. Страны-лидеры по суммарно установленным мощностям: Германия (18428 МВт), Испания (10027 МВт), США (9149 МВт), Индия (4430 МВт), Дания (3122 МВт), Нидерланды (1290 МВт), Китай (1260 МВт) и Португалия (1000 МВт).

Если до недавнего времени ветроэнергетика активно развивалась в странах ЕС и США, то сегодня ВЭС в больших количествах возводят в Канаде, Азии, Южной Америке, Австралии, Африке (на прародине А.С. Пушкина в этом деле преуспевает Египет).

Тенденция такова, что энергией ветра скоро начнут питать не отдельные дома, а целые поселки и города, поначалу, конечно, совсем небольшие. Одной из таких «ласточек» стал в 2008-м городок Rock Port (штат Миссури) — первый город в США, получающий 100% энергии от ветропарка (проект Wind Capital Group). Так называемая «малая ветроэнергетика» тоже может быть причислена к перспективным направлениям энергетики.

Ветроэнергетика сегодня — это стремительно развивающаяся отрасль. Об этом говорят и цифры — в 2008 году общая мощность ветряной энергетики во всем мире составила 120 ГВт. Надеемся, что и Россия не останется в стороне от тенденций развития альтернативной энергетики, использующей для получения электричества или тепла силу ветра (а также приливы-отливы, геотермальные источники и т.д.), благо территории и ветрового потенциала в России предостаточно.

Мельница своими руками для сада (46 фото): детали конструкции и этапы сборки

Одно из наиболее популярных у дачников изделий – мельница для сада своими руками сделанная из древесины

Увидев у соседа весело крутящийся ветряк, мы невольно задумываемся о том, чтобы сделать мельницу своими руками для сада, и чтобы была она не хуже, чем у соседа. От задумки до воплощения путь недолгий, главное запастись необходимым материалом, определиться с размерами, а как ее построить, мы вас научим.

Содержание

Первые шаги

Понимая, что не каждый из вас опытный столяр и грамотный инженер, мы решили провести пробный урок. Давайте построим декоративную ветряную мельницу небольшого размера, пусть это будет наша генеральная репетиция перед настоящим представлением. Создание маленькой копии поможет вам набить руку и избежать досадных ошибок при возведении масштабного проекта.

Мельница с ветрилом, который уравновешивает конструкцию крыльев и используется для поиска ветра в случае, если вы делаете вращающуюся модель

Естественно, нам понадобятся настоящие инструменты и материалы. Что следует приготовить?

Мельницы, которые предназначены для установки в саду, могут выполнять только декоративную функцию, а могут, помимо этого, использоваться для чего-нибудь еще – всё зависит от их типа и функционального назначения

Инструменты

• пила или лобзик
• шурупы
• шлифовальная машинка
• шайбы, болт (длину болта высчитываем, складывая толщину вагонки на скате крыши, и прибавляем к ней толщину двух реек для лопастей)
• металлический стержень
• гвозди
• дрель
• карандаш
• рулетка
• шуруповерт

Основные инструменты для изготовления мельницы

Материалы

для корпуса мельницы:

• лист фанеры, ДСП или широкая доска
• 4 деревянных бруска длина – 60-70 см, сечение 3х3 или 5х5
• деревянные рейки 2 шт., длина – 60-70 см, ширина 3 см
• любой материал для обшивки мельницы (вагонка, рейки)

Чаще всего декоративные мельницы для сада делают деревянными, потому что этот природный материал лучше всего способен вписаться в любой ландшафтный дизайн садового участка

• материал для планок лопастей (вагонка, рейки)
• деревянные уголки (длина 60-70 см, сторона 3 см)

Такая мельница смотрится уместно в любом саду, притягивая к себе внимание прохожих, и вызывает искренний интерес гостей, навестивших вас

для крыши

• лист фанеры, ДСП
• 3 рейки (длина вымеряется при сборе крыши, но не менее 50 см)
• саморезы

Подготовив исходные материалы, приступаем к выпиливанию деталей.

Схема крепления лопастей

Чертеж «тела» мельницы

• Из фанеры или ДСП выпиливаем два основания: нижнее 50х50 см и верхнее 40х40 см.
• Расчерчиваем на основаниях диагональный крест и в его центре просверливаем отверстия.
• С помощью саморезов крепим рейки к углам нижнего основания, отступив от каждого края 2-3 см.

Лучше всего установить мельницу на цементный помост или другой надежный материал, не проводящий влагу из почвы, например, декоративный камень или мощение

• Вставляем в отверстие дополнительную рейку, она поможет нам в сборке каркаса.
• Накладываем на вершины реек верхнее основание и закрепляем его на саморезы.
• Обшиваем каркас вагонкой (горизонтально), подгоняя каждую планку по ширине стороны, на которую она крепится, лишнее отпиливаем.

Мельница-домик для вашего ребенка

• Приступаем к строительству крыши. Выпиливаем из фанеры или ДСП два ската (равнобедренные треугольники). Размер сторон треугольников выбираем произвольно, но ориентируясь на гармоничное сочетание его с каркасом.

Алея из декоративных ветряков на вашем участке имитирует мини-ферму

• Соединяем скаты рейками по бокам и верху, чтобы получился объемный треугольник.
• Крепим крышу к основанию, прикручивая рейки саморезами.
• Проделываем в лицевом скате крыши отверстие.
• Собираем лопасти. Две рейки выкладываем крестовиной, проделываем сквозное отверстие в центре креста, по диаметру равное отверстию в крыше.

Яркий цвет мельницы привлечет еще больше внимание к вашему двору

• Пропускаем болт через отверстие в крестовине и отверстие в крыше. Закрепляем его шайбами с двух сторон и гайкой.
• Берем маленькие гвозди, заготовленные рейки для лопастей, и аккуратно прибиваем их на все четыре лопасти

• Обшиваем бока крыши вагонкой, вертикально или горизонтально, как вам больше нравится.

Эффектно смотрится декоративная мельница в живописном ландшафте на берегу реки

• Шлифуем обшивку мельницы.
• Закрываем стыки на ребрах мельницы деревянными уголками.

Совет! Форму лопасти можно составлять произвольно. Традиционные фигуры – трапеция или прямоугольник.

Лучшим окружением для деревянных поделок станет зеленая лужайка

Полезные советы

Понимая, что даже при наличии пошаговой инструкции у человека всегда могут возникнуть дополнительные вопросы, мы решили дополнить наш обзор полезными советами.

Для того, чтобы мельница приобрела оригинальный вид, можно ее задекорировать.

• из пород деревьев лучше всего брать сосну, она мягкая и теплая, хорошо поддается обработки и долго хранит приятный хвойный аромат
• для упорядочения работы сделайте чертеж декоративной мельницы и отмечайте на нем уже выполненные детали

Яркая декоративная мельница — украшение вашего дачного участка

• чтобы мельница прожила долго, обработайте деревянные части специальным составом, предохраняющим от влаги и древесных жуков
• используйте подручные материалы для украшения мельницы

Деревянная декоративная мельница займет почетное место на территории вашего участка

• не перегружайте лопасти мельницы, правильно рассчитайте их массу, чтобы они не завалили все сооружение

Для изготовления декоративных мельниц иногда используют металл, в таком случае ее форма отличается от деревянной мельницы

• устанавливайте основание мельницы на дополнительный подиум (цемент, камень, мощение), чтобы избежать гниения дерева от долгого соприкосновения с землей

Если размеры участка позволяют, то мельница-ветряк может не просто украшать ландшафт, а и выполнять определенную функцию

Теперь вы знаете, как сделать декоративную мельницу своими руками, но даже этот маленький макет может украсить ваш сад. Еще немного терпения, краски или мозаики, и ваша мельница превратится в произведение искусства.

Ажурная мельница — настоящее произведение искусства

Функции декоративной мельницы

Желание обустроить загородный участок приводит его хозяев к самым необычным идеям. Времена, когда дача ассоциировалась у нас только с ровными рядами грядок и фруктовых деревьев, ушли безвозвратно. Сегодня мы используем свои шесть соток и для отдыха семьи, и для дружеских вечеринок, и в качестве творческой мастерской.

Металлическая декоративная мельница в окружении цветов

На скромном клочке земли, стараниями его владельцев, вырастают сказочные королевства и фантастические пейзажи. Впрочем, чаще всего, темой декорирования сада становятся атрибуты деревенской жизни. Расписные колодцы, декоративные деревянные мельницы, фигурки гномов и лешего, огромные грибы и забавные животные поселяются среди грядок, создавая особое настроение.

Деревянная мельница — это элемент голландского стиля, поэтому для завершения образа отличным дополнением станут тюльпаны высаженные вокруг нее

Некоторые сооружения деревянной декоративной мельницы расширяют свое предназначения и с легкой руки хозяина превращаются в детский домик. В масштабных идеях мельница может стать частью игровой площадки, или сараем для хранения инструментов. У креативных хозяев мельница декоративная для сада становится стилизованной туалетной комнатой, а люди с инженерными навыками создают действующие модели мельниц.

Небольшая мельница в греческом стиле — внутри которой мини-домик

Естественно, что главная функция декоративной мельницы – это украшение для сада. Однако с помощью нее вы можете скрыть мелкие элементы инженерных коммуникаций, облагородив участок. Люк септика, вентиляционная труба, поливочный кран станут незаметными для ваших гостей, а сад получит стильный декоративный объект. Такие мельницы, как правило, не требуют больших затрат, выполняются в маленьких размерах и легко вписываются в любой ландшафт.

Декоративная мельница для сада, выполненная в металле, лучше смотрится, если ее выкрасить в яркий цвет, например, красный

Масштабные сооружения, в виде беседок и летних столовых, также выполняют сразу две функции: хозяйственную и декоративную. Однако их строительство оправданно на больших площадях. Кроме того, желательно, чтобы такие объекты сочетались с общим стилем загородного участка.

Декоративная мельница, выложенная из камня для хранения садового инвентаря

Из декоративной мельницы, дополненной боковыми ящиками, получается великолепный цветник. Она же служит прекрасным дополнением к искусственному водоему.

Возможно, у вас появится собственная идея строительства декоративной мельницы своими руками и ее рационального и художественного применения, а пока предлагаем посмотреть  видео с  уже готовыми проектами:

частей ветряной мельницы — научные проекты

Какая переменная лопасти больше всего влияет на эффективность ветряной мельницы?

Эрик Дж.

Содержание

РЕФЕРАТ

НАЗНАЧЕНИЕ

ГИПОТЕЗА

КОНСТРУКЦИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

МАТЕРИАЛЫ

ПРОЦЕДУРЫ

ОТЧЕТ ОБ ИССЛЕДОВАНИЯХ

РЕЗУЛЬТАТЫ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЯ

Абстракция

Цель этого эксперимента состояла в том, чтобы определить, какая переменная, количество, длина или шаг лопастей, имеет наибольшее влияние на эффективность ветряной мельницы.Я заинтересовался этой идеей, когда понял, насколько важна ветряная электроэнергия в будущем и для экономии энергии. Полученная информация поможет людям лучше понять, что такое ветряная мельница и какую пользу она может принести человечеству при правильном использовании и улучшении.

Моя гипотеза состоит в том, что 6 лопастей длиной 20 см с углом наклона 10 градусов будут улавливать большую часть энергии ветра. Моя гипотеза основана на работе Р.А. Баррис в своей статье «Пропеллеры» и Дермот Макгуейн в своей статье «Оптимизация эффективности лопастей ветряной мельницы.В частности, говоря о влиянии количества лезвий, Баррис отметил, что «… колеблется от двух до семи с наиболее распространенными из четырех, пяти или шести». Он продолжил обсуждение эффекта наклона лопастей, объяснив, что «винты самолета установлены на девяносто градусов, чтобы остановить эффект ветряной мельницы, если двигатель выходит из строя». Дермот Макгуэйн обсудил влияние размера лопастей, указав, что «у больших лопастей больше площадь охвата, и, таким образом, они улавливают больше ветра с каждым оборотом.

Константы в эксперименте:

• • то же трение по оси
  • такой же вес оси в сборе без лопастей
  • такая же скорость ветра
  • такой же дизайн и высота ветряка
  • те же методы для каждого теста
  • такая же форма и тип лезвия

Тремя управляемыми переменными были количество лопастей, длина лопастей и степень наклона.

Ответной переменной была мощность (измеряемая в ваттах), генерируемая при каждом испытании ветряной мельницы. Чтобы измерить реагирующую переменную, к оси была привязана 40-сантиметровая леска, по мере того, как лезвия набирали скорость, ось поворачивалась, и струна медленно наматывалась, поднимая вес. Три испытания, сколько времени потребовалось весу для достижения отмеченной высоты, были рассчитаны по времени в каждой настройке, так что можно было вычислить среднее время. Работа (джоули) рассчитывается путем умножения расстояния (0,4 метра) на величину веса (0.4 Ньютона). После завершения, чтобы определить мощность (ватты), объем работы (джоули) делится на среднее время.

Результаты этого эксперимента представляла собой ветряную мельницу с 7 лопастями, с шагом 10 и длиной лопастей 15 см, дала наибольшую эффективность ветряной мельницы.

Заключение , сделанное на основе результатов, указывает на то, что гипотеза должна быть отклонена, поскольку в ней говорилось, что с 6 лезвиями под углом 10 градусов и длиной лезвия 20 см будет наиболее энергоэффективным.Этот тестовый прогон имел номинальную мощность 0,0211. Наилучший пробег был с 7 лопастями, под углом 10 градусов и длиной 15 см, в этом пробеге расчет мощности составил 0,213.

Назначение

Целью этого эксперимента было определить, какая переменная, количество, длина или шаг лопастей, имеет наибольшее влияние на эффективность ветряной мельницы. Я заинтересовался этой идеей, когда понял, насколько важна ветряная электроэнергия в будущем и для экономии энергии.Полученная информация поможет людям лучше понять, что такое ветряная мельница и какую пользу она может принести человечеству при правильном использовании и улучшении.

Гипотеза

Моя гипотеза состоит в том, что 6 лопастей длиной 20 см с углом наклона 10 градусов будут улавливать большую часть энергии ветра. Моя гипотеза основана на работе Р.А. Баррис в своей статье «Пропеллеры» и Дермот Макгуейн в своей статье «Оптимизация эффективности лопастей ветряной мельницы.В частности, говоря о влиянии количества лезвий, Баррис отметил: «… ярость от двух до семи, чаще всего — четыре, пять или шесть». Он продолжил обсуждение эффекта наклона лопастей, объяснив: «Винты самолета установлены на девяносто градусов, чтобы остановить эффект ветряной мельницы, если двигатель выходит из строя». Дермот Макгуэйн обсудил влияние размера лопастей, указав, что «у больших лопастей больше площадь охвата, и, таким образом, они улавливают больше ветра с каждым оборотом.

Схема эксперимента

Константы в эксперименте:

• • то же трение по оси
  • такой же вес оси в сборе без лопастей
  • такая же скорость ветра
  • такой же дизайн и высота ветряка
  • те же методы для каждого теста
  • такая же форма и тип лезвия

Тремя управляемыми переменными были количество лопастей, длина лопастей и степень наклона.

Ответной переменной была мощность (измеряемая в ваттах), генерируемая при каждом испытании ветряной мельницы. Чтобы измерить реагирующую переменную, к оси была привязана 40-сантиметровая леска, по мере того, как лезвия набирали скорость, ось поворачивалась, и струна медленно наматывалась, поднимая вес. Три испытания, сколько времени потребовалось весу для достижения отмеченной высоты, были рассчитаны по времени в каждой настройке, так что можно было вычислить среднее время. Работа (джоули) рассчитывается путем умножения расстояния (0,4 метра) на величину веса (0.4 Ньютона). После завершения, чтобы определить мощность (ватты), объем работы (джоули) делится на среднее время.

Материалы

1: вес, 0,4 ньютона

3: деревянные дюбели диаметром 3,79 см

Деревянные дюбеля диаметром 1: 1,32 см

1: жалюзи виниловые для полотна

40 см: леска

2: маленькие стержни для ногтей

3: нейлоновые шайбы

2: нейлоновые гайки
2: деревянные блоки для крепления оси

1: платформа деревянная

1: резинка

1: палка для снятия напряжения

1: пистолет для горячего клея

1: дрель

1: гвоздь

4: деревянные колеса

25: деревянные дюбели

1: сверлильный станок

1: ленточные тиски

1: критерий

1: секундомер

1: копировальная пила

1: вентилятор

1: плоскогубцы

1: зажим для дюбелей

1: компас и транспортир

Процедуры

1.Постройте ветряную мельницу.

2. Вырежьте двадцать два лезвия длиной 10 см, двадцать два лезвия длиной 15 см, двадцать два лезвия длиной 20 см.

3. Вставьте лезвия длиной 10 см в дюбели и установите шаг 10 с помощью транспортира.

4. Включите вентилятор на средний уровень и определите, сколько времени потребуется весу, чтобы пройти через отмеченную точку, находящуюся на 40 см выше. Сделайте это еще два раза на шаге 10.

5. Возьмите три раза и выполните математические вычисления.

6. Вычислите среднее время, за которое вес достигает высоты, сложив три пробных времени и затем разделив полученную сумму на три.

7. Используйте формулу: работа (W) равна силе (F), умноженной на расстояние (D). Сила (0,4 Ньютона), умноженная на расстояние (40 см), дает работу. Затем считайте, что мощность (P) равна работе (W), деленной на время (T). Работа выражена в джоулях. Один джоуль равен одному Ньютону, перемещенному на расстояние в один метр. В этом эксперименте генерируемые джоули определяются путем умножения 0,4 ньютона на 0,4 метра (40 см). Затем джоули (работа) делятся на время, необходимое для достижения высоты, чтобы определить генерируемую мощность.

8. Поменяйте местами 10-сантиметровые лезвия с 15-сантиметровыми лезвиями и повторите шаги четвертый и пятый. После записи 15-сантиметровых лезвий поменяйте их местами на 20-сантиметровые лезвия и повторите шаги четвертый и пятый

9. Когда вся длина лезвий будет равна 10, отрегулируйте лезвия до 30 с помощью транспортира и прикрепите лезвия длиной 10 см. Повторите шаги с четвертого по шестой.

10. После завершения всех расчетов сравните мощность, генерируемую тестами, и начните таблицы и графики.

Порядок строительства ветряной мельницы

1.Покупайте расходные материалы (см. Материалы, стр. Четыре).

2. Отрежьте четыре дюбеля диаметром 0,79 см на отрезки по 60 см.

3. Отрежьте два дюбеля диаметром 0,32 см на отрезки длиной 28 см.

4. Вырежьте отверстия диаметром 0,48 см в каждом из четырех 60-сантиметровых дюбелей на 4 см снизу вверх.

5. Склейте дюбеля диаметром 60 см попарно с дюбелями диаметром 28 см по отверстиям.

6. Вырежьте два блока, просверлив два отверстия 0,79 см внизу, удерживая стойки вместе, и отверстие 0,95 см посередине, чтобы установить ось.

7. Посередине обоих блоков приклейте нейлоновые шайбы.

8. Вырежьте деревянный дюбель диаметром 0,79 см и длиной 40 см для оси.

9. Сделайте деревянную основу размером 81 на 36 см. Просверлите отверстия в основании, чтобы удерживать стойки.

10. Возьмите нейлоновые гайки; просверлите отверстия диаметром 9,5 см по центру каждого и прибейте в них штифт, чтобы ось не выпала.

11. Оберните резиновую ленту вокруг обеих стоек, удерживая их в вертикальном положении.

12. Отрежьте деревянную палку размером 0,5 см на 33 см, чтобы ослабить натяжение оси и облегчить ее поворот.

13. Сделайте опору на заднем конце с помощью дюбеля длиной 63 см и диаметром 0,79 см, просверлив отверстие через дюбель в заднем блоке с помощью сверла 0,2 см. Это позволит гвоздю удерживать мельницу в вертикальном положении.

14. С помощью зажимного приспособления для дюбелей и настольных тисков возьмите четыре деревянных колеса и просверлите отверстие 0,79 см под определенным углом, количество зависит от колеса. Когда закончите, просверлите отверстие посередине сверлом 0,79 см.

15. Возьмите деревянные дюбели и вставьте их в каждое отверстие, постукивая молотком.С помощью копировальной пилы прорежьте прямую линию по центру каждого дюбеля, чтобы удерживать лезвия.

Отчет об исследовании

Введение

В этом отчете читатель найдет информацию о ветряных мельницах, общую информацию, а также информацию, относящуюся к данному проекту. Некоторые из тем включают: происхождение слова «ветряная мельница», ее история, принципы, усовершенствования, различные типы и различные функции, которые выполняют ветряные мельницы.

Ветряные мельницы — одни из лучших производителей недорогой энергии. Ветер нужен нам, когда мы его используем, энергия производится без сильного загрязнения и токсинов. Если мы их улучшим, стоимость энергии для обычного человека снизится без ущерба для окружающей среды.

История

Первой страной, использовавшей ветряные мельницы, была Персия в пятом веке нашей эры. Персы использовали ветряные мельницы для орошения земли и заставляли мельницы превращать точильные камни в кукурузные мельницы, откуда и произошло слово «ветряная мельница».Эти ветряные мельницы были горизонтальными, с колесом и поддерживались вертикальной шахтой. Этого было недостаточно, но зародилась идея обуздать ветер.

Популярная ветряная мельница распространилась по всей Европе, а в двенадцатом веке также использовалась для перекачивания воды. В Голландии люди использовали их для осушения польдеров после того, как были построены дамбы. Польдер — это голландское слово, означающее землю, отвоеванную у моря. Такие места, как Нидерланды, процветали благодаря созданию огромных ветряных электростанций. Эти простые конструкции, называемые почтовыми мельницами, были сделаны из дерева и имели натянутый холст для лезвий, они были не очень эффективны; использовалась только половина вращения паруса.

В четырнадцатом веке во Франции была изобретена башенная мельница. Он состоял из каменной башни, увенчанной вращающейся деревянной крышкой, которая поддерживала ветряной вал и верхнюю часть зубчатой ​​передачи мельницы.

Все эти сооружения имели схожие черты: горизонтальный вал с четырьмя-восемью парусами, длиной от трех до девяти метров, выходящий из вала. Паруса были либо покрыты брезентом, либо снабжены деревянными ставнями.

Турбины

Турбина — это вращающаяся машина, которая преобразует мощность воды в энергию, как ветряная мельница, но не с помощью ветра.Река протекает через ротор, колесо, прикрепленное к валу. Жидкость вращает лопатки, ребра или лопасти на роторе, заставляя ротор вращаться. Греческий герой Александрия построил самую раннюю известную турбину в 75 году нашей эры. Его устройство представляло собой полый шар, который вращался из-за выпущенных струй пара. Его мяч похож на турбину, где пар ударяется о вращающий элемент, вызывая энергию.

Сегодня на многих плотинах гидроэлектростанций установлено множество турбин большего размера, которые вырабатывают электроэнергию и перенаправляют большие объемы речной воды на орошение.Эта энергия превращается в электричество, которое питает дома людей, сокращая потребность в более загрязняющих формах энергии.

Закон Бернулли

Закон Бернулли, разработанный Даниэлем Бернулли, объясняет взаимосвязь между давлением и скоростью движущихся жидкостей. По его словам, чем уже будет горизонтальная труба для протекания воды, тем выше будет давление в трубе, в результате чего вода будет течь быстрее. Это означает, что вода движется медленнее в трубах большего размера, потому что стенки труб должны прикладывать силу, ускоряющую движение воды на пути к сужению.

Закон Бернулли объясняет, как ветряные мельницы с вертикальной осью вращаются и как самолеты летают с подъемной силой. Из-за изгиба верхней части крыла воздух, проходящий через крыло, движется быстрее, что снижает давление на верхнюю часть крыла. Это приводит к тому, что более высокое давление опускается на дно, обеспечивая подъем самолета.

Работа, сила и мощность в физике

Работа

Работа — это усилие, которое прилагается к чему-то.Конкретное определение физики: произведение силы на расстояние или смещение в направлении силы.

Объем работы, который требуется человеку, чтобы сделать что-то вроде восхождения на гору, зависит от веса человека и высоты горы. Поднявшись на гору, человек получил потенциальную энергию от гравитации Земли, которая может быть преобразована в кинетическую энергию, если человек упадет или прыгнет.

Стандартной единицей измерения работы в метрической системе является джоуль.Джоуль — это работа, совершаемая силой в один Ньютон, действующей на расстоянии одного метра.

Усилие

Сила — это то, что ускоряет объект. Сила имеет направление и величину. Когда силы объединяются, они образуют чистую силу, когда есть масса и ускорение объектов. Сила выделяется во втором законе движения Ньютона: масса объекта, умноженная на ускорение, равна силе объекта. Если к большому объекту приложить такую ​​же силу, что и к меньшему, то меньший объект будет ускоряться быстрее.Если массы одинаковы, но объекты получают разную силу, толкающую или тянущую, объект с большей силой будет иметь более быстрое ускорение.

Если силы объединяются в результирующую силу, равную нулю, объект не будет двигаться или просто будет двигаться с той же скоростью, с которой он двигался.

Единицей силы является Ньютон, то есть сила, которая перемещает объект массой 1 кг с ускорением 1 м / сек. В английских единицах единицы силы — фунт, то есть количество силы, которое ускоряет объект весом 1 фунт на 1 фут.

Мощность

Мощность — это скорость выполнения работы. Если бы вы предполагали разгребать снег на подъездных дорогах соседей и у вас есть один день или одна неделя, вы бы выбрали неделю, потому что на это требуется меньше энергии, чем на дневной. Средняя мощность, необходимая для выполнения чего-либо, определяется путем деления работы на время, необходимое для ее выполнения. Количество энергии всегда записывается в единицах энергии, разделенных на единицы времени. Двумя возможными единицами мощности являются лошадиные силы в английской системе и ватты в метрической системе.Сумма силы, используемая для подъема тридцати трех тысяч фунтов на один фут, равна одной лошадиным силам. Один ватт — это мощность, необходимая для выполнения одного джоуля работы в секунду. В одной лошадиных силах 746 Вт.

Улучшения

Со времени появления первых ветряных мельниц было внесено много улучшений. Больше не используются только для фрезерования и орошения, теперь они используются для перекачивания морской воды, пиления древесины, изготовления бумаги и отжима масла из семян.

Еще одним усовершенствованием стал веерный хвост — механизм, изобретенный в 1745 году, который вращал лопасти против ветра.Это был автоматический способ получить максимум ветра, в отличие от того, чтобы человек вручную поворачивал ветряную мельницу против ветра. Позже, в 1772 году, был изобретен пружинный парус, у которого на парусах были деревянные ставни, которые открывались и закрывались.

Количество лезвий было еще одним важным улучшением. У старых ветряных мельниц было от четырех до восьми лопастей на ветряной мельнице, у новой ветряной мельницы обычно было от двух до трех. Наряду со всеми этими конструкциями изменились и материалы, из которых изготовлены лопасти.

Ветряные мельницы оснащены воздушными тормозами для контроля скорости ветра при сильном ветре. Некоторые ветряные мельницы с вертикальной осью имеют шарнирные лопасти, чтобы избежать напряжения при высоких скоростях ветра. Циклотурбинные ветряные мельницы имеют лопасть, которая определяет направление ветра и заставляет ротор вращаться на ветру. Ветровые турбины были оснащены редукторами, которые управляют валом по скорости ветра. Лопасти также были изменены во многих отношениях, экспериментируя с аэродинамическими профилями.

Высота имеет огромное отрицательное влияние на энергоэффективность.Современные ветряные мельницы находятся примерно в двадцати футах над землей и на расстоянии не менее трехсот футов от любого препятствия, хотя идеалистическая высота — тридцать футов над землей и пятьсот футов от любого ближайшего препятствия.

Люди пытались найти лучшие места для ветряных электростанций. На Британских островах почти нет жителей, зато одни из лучших ветряных генераторов. Фактически, самая большая ветряная электростанция находится в Калифорнии, которая вырабатывает около четырнадцати сотен мегаватт энергии; в отличие от примерно тысячи мегаватт, которые вырабатывает атомная электростанция.

В разных географических точках сила ветра меняется местами. Выше в гористой местности наблюдается конвекционное течение с долинами, с разницей между горячим и холодным воздухом. Горячий воздух поднимается над долинами, охлаждается и возвращается в долину, где нагревается и поднимается, создавая легкий ветерок в горах. Этот эффект также наблюдается в океане и горячем песке.

Люди также увеличили площадь для подметания лезвиями. Чем больше площадь захвата, тем сильнее улавливается ветер, чем сильнее улавливается ветер, тем быстрее вращаются лопасти.

Различия в ветряных мельницах

Ветряки с горизонтальной осью

Ветряки с горизонтальной осью имеют горизонтальную ось. В этих ветряных мельницах используется принцип Бернулли: подъемник используется как крылья самолета с изогнутой вершиной. Эти виды обычно имеют два или три лезвия, встречаются на фермах и в других местах. Лопасти имеют такую ​​форму, чтобы воздух поднимался снизу вверх, создавая подъемную силу. Лопасти используют подъемную силу для вращения.

Ветряки с вертикальной осью

В ветряных мельницах с вертикальной осью вместо подъемной силы используется сопротивление. Они действуют как кирпичная стена, используя сопротивление ветра для создания сопротивления и толкаемых ветром.

Типы

Есть много разных типов ветряных мельниц, каждая из которых предназначена для разных целей. Широта многих типов: башенная мельница, носковая мельница, парусная ветряная мельница, водяной насос, пружинная мельница, многолопастная, Дарриус Савонис, циклотурбина и классическая четырехлепая ветряная мельница.

Все эти различные типы могут быть как горизонтальными, так и вертикальными ветряными мельницами. Многочисленные виды работ, которые они выполняют, включают в себя питание: гидравлические насосы, двигатели, воздушные насосы, масляные насосы, перемешивание, изменение трения, тепловые директоры, электрические генераторы, фреоновые насосы и центробежные насосы.

Передаточное число наконечника

Коэффициент конечной скорости — это количество оборотов лопастей ветряной мельницы на каждую милю в час, равную скорости ветра. Конечная скорость 1: 1 означает, что при скорости ветра двадцать три мили в час лопасти вращаются двадцать три раза.Современные турбины имеют передаточное число конечных скоростей в пять-десять раз больше. Чтобы рассчитать коэффициент скорости наконечника, вы рассчитываете скорость вращения лопасти, деленную на скорость ветра.

Сводка

Почему энергия ветра?

Энергия ветра производит очень мало загрязнений, токсичных побочных продуктов или парниковых газов; это все еще недостаточная добавка для невозобновляемых видов топлива, таких как нефть. Хотя это не так популярно, как атомные электростанции, по оценкам ученых, к XXI веку десять процентов мировой электроэнергии будут вырабатывать ветряные мельницы.

Хотя еще предстоит ответить на многие вопросы, ученые находятся на правильном пути, пытаясь повысить эффективность ветряных мельниц. Например: влияют ли материалы, из которых изготовлены лопасти, на прочность лопастей ветряной мельницы? Уменьшают ли разные конструкции прочность? Влияет ли температура на прочность лопастей ветряных мельниц? Влияет ли длина и ширина на соотношение скорости наконечника, или это просто длина, или просто ширина? Если ответить на эти вопросы, ветряная мельница может стать отличным оружием в поисках недорогой энергии.

Результаты

Первоначальная цель этого эксперимента состояла в том, чтобы определить, какая переменная, количество, длина или шаг лопастей, имеет наибольшее влияние на эффективность ветряной мельницы. Результатом этого эксперимента была ветряная мельница с 7 лопастями, с шагом 10 и длиной лопастей 15 см, обеспечивающая наибольшую эффективность ветряной мельницы.

Заключение

Моя гипотеза заключалась в том, что 6 лопастей длиной 20 см с углом наклона 10 градусов будут улавливать большую часть энергии ветра.Вывод, сделанный из результатов, указывает на то, что эту гипотезу следует отвергнуть, поскольку в ней говорилось, что с 6 лезвиями под углом 10 градусов и длиной лезвия 20 см будет наиболее энергоэффективным. Этот тестовый прогон имел номинальную мощность 0,0211. Наилучший пробег был с 7 лопастями, под углом 10 градусов и длиной 15 см, в этом пробеге расчет мощности составил 0,213.

Из-за результатов этого эксперимента мне интересно, не была ли длина лопастей менее важной, чем шаг. Если бы я снова провел этот проект, я бы проверил размер, а также аэродинамику лопастей и, возможно, даже побрил бы края, как крылья самолета.

Библиография

1. 1. 1. Деннис, Ландт, Catch the Wind, New York, Four Winds Press, 1976.
      2. «Ветряная мельница и энергия ветра», Энциклопедия Грольерс, , 1995 г.
      3. «Ветряная мельница» Энциклопедия Encarta , 1995
      4. Дермот, Макгуайн, «Оптимизация эффективности лопастей ветряных мельниц», http://www.west.net/~csf/windmill.htm, 12-15-97.
      5. «Ветряная мельница с горизонтальной осью HWP2», www.tequip.com, 12-15-97.
      6. Баррис, Р.А. «Пропеллер», Энциклопедия науки и техники МакГроу-Хилла, , 1982.
      7. «Турбина», Энциклопедия Грольерс , 1995
      8. «Турбина», Энциклопедия Энциклопедии , 1995 г.
      9. «Сила», Энциклопедия Гролье, , 1995,
      .
      10. «Power», Энциклопедия Encarta , 1995
      11. «Работа», Энциклопедия Гролье, , 1995,
      12. «Работа», Энциклопедия Энциклопедии , 1995 г.
      13. «Принцип Бернулли», Энциклопедия Гролье , 1995
      14. «Принцип Бернулли», Энциклопедия Гролье , 1995
      15. «Сила», Энциклопедия Гролье , 1995
      16. «Сила», Энциклопедия Энциклопедии , 1995 г.

Глоссарий

Мощность — скорость выполнения работы.

Работа — слово, которое описывает усилие, которое прилагается для выполнения чего-либо.

Принцип Бернулли — Закон Бернулли, написанный Даниэлем Бернулли, касался взаимосвязи между давлением и скоростью движущихся жидкостей.

Подъем — когда давление на верхнюю часть крыла меньше, а под ним больше из-за изогнутого крыла.

Коэффициент скорости наконечника — коэффициент скорости наконечника — это количество оборотов лопастей ветряной мельницы на каждую милю в час скорости ветра.

Ветряки с горизонтальной осью — когда ось расположена горизонтально к земле, используется подъемная сила.

Ветряк с вертикальной осью — когда ось расположена вертикально к земле, используется сопротивление.

Турбина — роторная машина, которая преобразует мощность воды в энергию, которая может использоваться для производства электроэнергии, почти как ветряная мельница, но не приводимая в движение ветром.

Force — то, что ускоряет объект.

Ветряная мельница — Ветряная мельница — это духовой инструмент, который собирает силу ветра и может превращать ее в электричество.Лезвие ловит ветер, вращая ось, которая может вращать генератор, вырабатывающий электричество. Они возникли в Персии и до сих пор используются в мире.

Типы ветра — Управление энергетической информации США (EIA)

• Горизонтально-осевые турбины
• Вертикально-осевые турбины

Размеры ветряных турбин сильно различаются. Длина лопастей — самый важный фактор в определении количества электроэнергии, которую может генерировать ветряная турбина.Небольшие ветряные турбины, которые могут привести в действие один дом, могут иметь электрическую мощность 10 киловатт (кВт). Самые большие действующие ветряные турбины имеют электрическую мощность до киловатт (10 мегаватт), а турбины большего размера находятся в стадии разработки. Большие турбины часто группируются вместе для создания ветряных электростанций или ветряных электростанций , которые обеспечивают энергией электрические сети.

Источник: адаптировано из Национального проекта развития энергетического образования (общественное достояние)

Вертикально-осевой ветряк Дарье в Мартиньи, Швейцария

Источник: Лисипп, автор Wikimedia Commons (лицензия свободной документации GNU) (общественное достояние)

Горизонтально-осевые турбины аналогичны винтовым двигателям самолетов

Горизонтальные турбины имеют лопасти, как у воздушных винтов, и обычно имеют три лопасти.Самые большие турбины с горизонтальной осью имеют высоту 20-этажного здания и имеют лопасти длиной более 100 футов. Более высокие турбины с более длинными лопастями производят больше электроэнергии. Почти все используемые в настоящее время ветряные турбины являются турбинами с горизонтальной осью.

Вертикальные турбины похожи на взбиватели яиц

Турбины с вертикальной осью имеют лопасти, которые прикреплены к верхней и нижней части вертикального ротора. Самый распространенный тип турбины с вертикальной осью — ветряк Дарье, названный в честь французского инженера Жоржа Дарье, запатентовавшего эту конструкцию в 1931 году, — выглядит как гигантский двухлопастный взбиватель для яиц.Некоторые версии турбины с вертикальной осью имеют высоту 100 футов и ширину 50 футов. Сегодня используется очень мало ветряных турбин с вертикальной осью, потому что они не работают так же хорошо, как турбины с горизонтальной осью.

Ветряные электростанции или ветряные электростанции производят электроэнергию

Ветряные электростанции — это группы ветряных турбин, которые производят большое количество электроэнергии. Ветряная электростанция обычно имеет много турбин, разбросанных по большой площади. Одна из крупнейших ветряных электростанций США — Центр ветроэнергетики Хорс-Холлоу в Техасе, в котором по состоянию на конец 2019 года было 422 ветряных турбины, расположенных на площади около 47000 акров.Общая электрическая мощность проекта составляет около 735 мегаватт (или 735 000 киловатт).

Горизонтально-осевые ветряки на ветроэлектростанции

Источник: стоковая фотография (защищена авторским правом)

Последнее обновление: 4 декабря 2020 г.

Что такое ветряная мельница и как она работает?

До недавнего времени у людей было только визуальное представление о том, что такое ветряная мельница, часто ассоциируясь с прошлым, особенно до промышленной революции.Сегодня, если хотите, круг замкнулся, и сейчас во всем мире растет спрос на большие, технологически продвинутые ветряные мельницы. Термин энергия ветра или энергия ветра описывает процесс, посредством которого ветряные турбины преобразуют кинетическую энергию ветра в электрическую энергию с помощью генератора.

Это вводное руководство призвано описать устройство в терминах непрофессионала, а также обрисовать, как они работают, для чего они изначально предназначались, а также для целей, для которых они используются сегодня.Начнем с краткого определения того, что такое ветряная мельница.

• Первоначально это было сооружение с парусами, очень похожее на те, что на доиндустриальных судах, и первоначально оно использовалось для производства муки из кукурузы. Для этого ветер должен был заставить паруса повернуться. Изначально они были построены мастерами.
• Словарное определение объясняет это таким образом; это машина, приводимая в движение ветром от горизонтальной шахты, простирающейся на паруса. Ветряные мельницы, которые используются до сих пор, в основном в тех частях мира, которые традиционно полагались на них, работают от электричества или воды.
• Словарь разъясняет это определение далее, связывая его с техникой физических упражнений человека, которая воспроизводит символизм и движение оригинальной ветряной мельницы. Он также известен своей символикой в ​​классике Сервантеса «Дон Кихот». Это определение напоминает читателям, что первоначальная мельница также использовалась для перекачивания воды и выработки электроэнергии.
• Говоря современным языком, передовая ветряная мельница работает всего с тремя лопастями, в основном для выработки устойчивых источников электричества и энергии.Сегодня эти ветряные мельницы также называют ветряными турбинами.
• Согласно Википедии, «ветряная мельница — это мельница, которая преобразует энергию ветра в энергию вращения с помощью лопастей, называемых парусами или лопастями».

Больше от Wind energy:

Ветряные мельницы с фиксированной скоростью работают на одной скорости независимо от скорости ветра и используют редуктор (редуктор имеет шестерни, которые преобразуют медленную скорость вращающихся лопастей в более высокоскоростное вращательное движение) для выработки электроэнергии с частотой, подходящей для сети, тогда как ветряные мельницы с регулируемой скоростью поднимаются и опускаются вместе с ветром

Как работает ветряная мельница?

Ветры возникают из-за неравномерного нагрева атмосферы солнцем, вращения Земли и неровностей земной поверхности.Характер ветрового потока различается от места к месту и изменяется в зависимости от водоемов, растительности и рельефа местности. В следующем разделе кратко, но точно объясняется, как работают ветряные мельницы. Получив более обширную информацию, читатели узнают, что понимание технических процессов, инициированных в ветряных турбинах, будет легким, потому что способ работы ветряных мельниц следует простому процессу. Здесь мы по-прежнему полагаемся на условия непрофессионала.

• При создании современных ветряных турбин было опробовано несколько различных вариантов.Сегодня универсальный принцип механизации состоит в том, чтобы управлять турбиной с помощью всего трех лопастей, размещенных вокруг ротора, соединенного с валом. Обратите внимание, что было испробовано несколько вариантов: два лезвия и даже одно лезвие. Но лучше всего работают три лезвия.
• Как видно из названия, единственным источником энергии ветряной мельницы является ветер. Ветер вращает лопасти, которые вращают вал, в свою очередь, побуждают генератор производить электричество. Эти лопасти подключены к генератору, иногда через редуктор, а иногда напрямую.В обоих случаях генератор преобразует механическую энергию в электрическую. Интересно, что большинство современных турбин вращаются по часовой стрелке. В зависимости от скорости ветра большинство современных турбин могут работать со скоростью от четырех метров в секунду до 15 м / с.
• Многие сторонники зеленой энергетики и НПО описывают процесс создания ветряных генераторов более кратко, тесно соотнося его с инициативами в области экологической устойчивости.
• Как только лопасти турбины вращают вал, расположенный внутри коробки, расположенной наверху турбины, включается режим коробки передач, и передается более скоростное вращение.Затем трансформатор внутри турбины преобразует электричество в напряжение, подходящее для распределения в национальную сеть.

Основное назначение современной ветряной турбины

К настоящему времени большинство читателей знает, что основная цель современных ветряных мельниц (турбин) — производить электричество из ветра с минимальным воздействием на окружающую среду. Следующие несколько примечаний просто подчеркивают эту устойчивую инициативу. Однако минимальное воздействие на окружающую среду вызывает споры. Об этом мы тоже кратко упомянем.

• Вне зависимости от того, находятся ли они в сельской или городской местности, часто люди, находящиеся на самом низком социально-экономическом уровне, ежедневно сталкиваются с тем, чтобы смотреть на эти гегемонистские структуры. Кроме того, любители природы продолжают высказывать законные опасения по поводу того, как эти турбины влияют на миграцию видов птиц.
• Уже упоминалось, что основная функция ветряной турбины — использовать энергию ветра и преобразовывать ее в полезную (возобновляемую) энергию. В меньшем масштабе домашние пользователи могут установить свою собственную турбину и производить собственную энергию за небольшую плату или бесплатно.
• Как возобновляемая энергия, она может воспроизводиться непрерывно, пока не будет достаточно энергии для питания определенных участков. Он также продвигается как чистый источник энергии и, хотя еще не получил широкого распространения, он идеален для наименее развитых стран мира в качестве доступного источника производства электроэнергии.
• Что наиболее важно, турбина в значительной степени способствует снижению расхода ископаемого топлива. Само собой разумеется, что чем больше стран их используют, тем больше сокращается использование ископаемого топлива, поскольку доказано, что оно является надежным источником энергии.

Знаменитая голландская ветряная мельница

Ранее мы упоминали, что ветряная мельница является частью национального традиционного метода производства энергии. Большинство людей сегодня все еще ассоциируют ветряную мельницу как голландский символ и признают ее частью богатой истории и культурного наследия этой провинции.

Примечательно, что когда мы говорим о голландцах, мы относим их к Голландии, федеральной провинции страны-члена Европейского Союза, Нидерланды. Вот лишь несколько кратких интересных фактов о голландской ветряной мельнице.

• В провинции, как символе Голландии, расположено более тысячи ветряных мельниц.
• Первая ветряная мельница была построена примерно в середине восемнадцатого века в ответ на необходимость осушить польдер Киндердейк и окружающие его польдеры. Нидерланды, расположенные на суше ниже уровня моря, являются одной из самых уязвимых стран в плане повышения уровня моря.
• На протяжении всей голландской истории ветряные мельницы использовались для самых разных целей, но самым известным остается сложный процесс откачки воды из низменностей в близлежащие реки.

Основные компоненты ветряной мельницы

Чтобы понять, как работает современная ветряная турбина, мы также можем взглянуть на некоторые из ее основных компонентов и на то, для чего они используются. Вот лишь некоторые особенности ветряной турбины.

• Blades — Мы должны упомянуть об этом аппарате еще раз, потому что это самая узнаваемая и самая важная особенность ветряной турбины. Еще одна функция лопасти, о которой стоит упомянуть, заключается в том, что она контролирует скорость ротора, чтобы предотвратить его вращение при слишком сильном или слабом ветре.
• Ротор — Продолжая первое, это технический термин для всей ступицы. Он также известен как пропеллер.
• Анемометр — Эта важная функция измеряет скорость ветра и передает записанные данные на контроллер.
• Башня — это еще одна узнаваемая особенность ветряка. Башни современных турбин сделаны из стали и бетона.

Положительные эффекты ветряной турбины

Наконец, необходимо подчеркнуть важность ветряных турбин в том, что касается экологической устойчивости, и как быстрого, но высокоэффективного ответа на глобальное потепление и изменение климата.

Экспоненциальные выгоды не только критичны, но и очевидны там, где ветряные турбины используются все чаще, в основном в развитых и развивающихся странах. Чтобы завершить это руководство по ветряным мельницам и их естественным преемникам, ветряным турбинам, мы выделим некоторые положительные эффекты, которые они оказывают на человечество и окружающую среду.

• Больше никаких парниковых газов — турбины не выделяют углекислый газ.
• Электроэнергия бесплатна — в настоящее время ни одно государственное учреждение не может регулировать ветер. Таким образом, они не могут взимать плату с тех, кто предпочитает использовать его в качестве альтернативного источника жизнеобеспечивающей и спасающей жизни энергии.
• Универсальность. В некоторых областях бытует мнение, что единственные современные ветряные турбины, которые вы, вероятно, увидите, — это гигантские чудовища, парящие над вашим домом. Это не так, потому что сегодня для вас производятся небольшие ветряные турбины, достаточно маленькие и прекрасно оборудованные. Все, что вам нужно сделать, это поговорить с фермерами, которые уже используют индивидуальные турбины для своих сельскохозяйственных нужд.

Положительно говоря, это могло быть вихревое путешествие по процессам, целям, особенностям и справедливым причинам, а также некоторые исторические анекдоты о древних ветряных мельницах и современном эквиваленте ветряной турбины.Основная цель здесь заключалась также в том, чтобы стимулировать повышение осведомленности и интереса к этому важному объекту наследия человечества на будущее.

Изображение предоставлено: photophilde, Susana Fernandez

Соляпедия | Зеленая архитектура и строительство

Уильям Камквамба и Брайан Милер — В 2002 году я построил свою первую из нескольких ветряных мельниц, чтобы обеспечить мою семью электричеством и ирригацией. Это было в Малави, где ужасная засуха и голод уничтожили посевы кукурузы и убили тысячи людей.Голод также вынудил меня бросить среднюю школу, потому что мой отец больше не мог платить за обучение. Решив продолжить свое образование, я начал посещать местную библиотеку, финансируемую американцами, где я быстро влюбился в науку. Когда голод охватил нашу страну, я сбежал из библиотеки и погрузился в дискуссии об электромагнетизме, простых двигателях и электричестве — моей любимой теме, поскольку только 2 процента жителей Малави наслаждались такой роскошью.

Уильям Камквамба спроектировал и построил ветряную мельницу на основе картинки, которую он видел в старой научной книге, и кучи мусорных отходов.Самодельные турбины приводили в действие фары и радиоприемники в его семейном доме. © 2009 Уильям Камквамба

Я плохо читал по-английски, поэтому в основном учился этим вещам, изучая рисунки и диаграммы. К тому времени, как я увидел свою первую ветряную мельницу на обложке американского учебника под названием «Использование энергии», я смог применить все свои предыдущие знания и решил построить свою собственную. За шесть месяцев я построил ветряную мельницу, которая обеспечила мою семью постоянным электричеством и полностью изменила наш образ жизни.Более поздняя машина позволила нам орошать небольшой сад, чтобы выращивать урожай круглый год. (Вы можете прочитать всю историю в моей новой книге Мальчик, который обуздал ветер , которую я написал вместе с Брайаном Милером.)

Меня часто спрашивают: «Как тебе это удалось?» Что ж, я спроектировал и построил свою машину почти так же, как сейчас многие африканцы: беря простые повседневные материалы и проявляя творческий подход. По всему континенту люди используют новаторские решения для решения самых серьезных проблем, таких как нехватка воды и электричества, и для поиска способов, которыми бедные люди могут легко зарабатывать себе на жизнь.

Большинство материалов для моей ветряной мельницы было найдено на свалке в соседнем табачном хозяйстве. Это место было заполнено брошенными автомобилями и грузовиками, просто ржавыми на солнце, в дополнение к старым водяным насосам, пружинам и другим случайным металлам. К сожалению, школа, в которой я бросил школу, была через дорогу, и когда я шла на прогулку, мои товарищи дразнили меня с детской площадки, крича: «Да, снова идет Уильям, играет в мусоре!»

Но там, где они видели мусор, я увидел сокровище и возможность.

Например, я нашел ржавый тракторный вентилятор, который идеально подходил для моего ротора. Затем я обнаружил старый амортизатор. После того, как он ударился о камень и выбил металлический кожух, поршень внутри превратился в большой вал. В качестве лезвий я взял пластиковую трубу из ПВХ из бани моего друга Гилберта и разрезал ее пополам с помощью луковой пилы. Затем я подержал его над небольшим огнем рядом с кухней моей матери, пока он не начал таять и пузыриться. Я быстро прижал трубку и дал ей остыть.После этого я использовал пилу, чтобы вырезать набор из четырех лезвий. Что касается стиральных машин, я собирал крышки от пивных бутылок Carlsberg возле близлежащего центра Ofesi Boozing, затем раздробил их и пробил посередине отверстие.

Я использовал сломанный велосипед моего отца в качестве рамы, затем приварил ротор, лопасти и вал к звездочке. Когда дул ветер, лопасти действовали как педали и вращались, заставляя цепь вращать заднее колесо, к которому я прикрепил 12-вольтовую велосипедную динамо-машину (мое самое ценное имущество, на поиск которого у меня ушло несколько месяцев!).Провода тянулись от динамо-машины вниз по крыше, к которой я прикрепил небольшую лампочку. Когда дул ветер, свет вспыхивал желтым и ярким. Сами медные провода были сняты со старых радиомоторов.

Не только моя мельница требовала творчества. У меня не было никаких инструментов, заставлявших меня делать свои собственные. Мой молот был толстым куском стали, который я обнаружил на свалке. Отвертки легко делались из велосипедных спиц, отшлифованных до плоского края, а пластиковые пакеты плавились и превращались в ручки (так же я делал свои охотничьи ножи).В качестве дрели я воткнул длинный гвоздь в мамин огонь, пока он не стал докрасна. Даже с моей ручкой для кукурузных початков сверление занимало часы и часы, так как гвоздь всегда приходилось подогревать.

Когда моя ветряная мельница заработала и вырабатывала электричество, я подключил динамо-машину к автомобильному аккумулятору, чтобы сохранить энергию (иначе у меня не было бы света, когда ветер стихнет). Я прикрепил четыре лампочки по всему дому моей семьи, которые управлялись самодельными выключателями света — сделанными из велосипедных спиц и трубы из ПВХ, расплавленных и сформированных в настенный ящик.Когда вы нажимали кнопку, спица соединяла два провода и замыкала цепь. Сами пуговицы были вырезаны из моей старой пары резиновых шлепанцев.

Как я уже упоминал, моя проводка в основном выдергивалась из старых радиоприемников и не была изолирована. Однажды провода случайно пересеклись и чуть не стали причиной пожара. А поскольку моя крыша была сделана из травы и деревянных балок, это было бы катастрофой. Поэтому, взяв несколько идей из моей книги по физике, я сделал автоматический выключатель, который был смоделирован по образцу электрического звонка.В таком устройстве электричество проходит через металлическую катушку и превращает ее в магнит, который тянет металлический молоток, который ударяет в колокол. Однако во время этого движения молоток также размыкает выключатель и размыкает цепь, возвращаясь в исходное положение. Конечно, это происходит примерно с десяток раз в секунду.

Используя эту концепцию, я вставил два гвоздя в кожух из ПВХ, а затем обмотал их медной проволокой. В середине я установил велосипедную спицу, прикрепленную к небольшому магниту, которым я сломал стереодинамик.Когда через гвозди проходил ток, они намагничивались. Поскольку магниты одновременно толкают и притягивают, стереомагнит оставался сбалансированным посередине, не зная, куда идти. Но в случае пересечения проводов скачок электричества толкал стереомагнит в один из гвоздей, разрывая цепь.

С ветряной мельницей, производящей электричество, мы теперь могли читать по ночам. Больше всего нам не приходилось полагаться на керосиновые лампы, которые производили густой черный дым и вызывали у моих сестер приступы кашля.Это также позволило соседям из других деревень заходить и заряжать свои мобильные телефоны. Просыпаясь утром, я обнаруживал линию дороги. После того, как местная газета узнала о моей мельнице, моя история привлекла внимание всего мира. С помощью щедрых доброжелателей я вскоре смог вернуться в школу.

В последние несколько лет я думал об изобретениях, которые могли бы решить некоторые другие большие проблемы Африки. Сейчас я заканчиваю среднюю школу Африканской академии лидерства в Йоханнесбурге, Южная Африка, панафриканской подготовительной школы, которую посещают одни из самых умных и изобретательных учеников на континенте.Мне очень повезло быть среди стольких великих людей. Недавно некоторые из нас основали что-то под названием Doers Club — организацию, которая предлагает необходимые изобретения, а затем пытается их реализовать.

Наш первый проект — разработать паровой двигатель, который можно использовать для питания водяного насоса или ветряной мельницы. В старых паровых машинах воду кипятили в топке, заполненной углем или дровами. Но во многих частях Африки, где нет электричества, особенно в Малави, многие деревья вырублены для таких вещей, как приготовление пищи, сельское хозяйство или строительство убежищ для сушки табака.И это обезлесение приводит только к наводнениям и засухе. Это такая проблема, что моя мама и сестры теперь ходят по три часа в день, чтобы собрать дрова для нашего ужина.

Так что, не желая использовать дерево в качестве двигателя, я придумал кое-что еще лучше и вечное: солнце. Вместо топки мы подключаем солнечную печь из световозвращающей фольги. Когда печь закипает воду, давление пара проходит через клапан, толкает и тянет поршень, который затем вращает колесо, соединенное с насосом.Прямо сейчас мы сосредоточены на том, чтобы сделать солнечную печь как нельзя лучше. Так что, как говорится, он все еще на чертежной доске.

Для того, чтобы перекачивать чистую питьевую воду, у вас должен быть достаточно глубокий колодец. Это проблема бедных деревень, потому что для бурения такой скважины требуется тяжелая техника, аренда которой стоит дорого, и если вы ожидаете, что правительство одарит вас таким подарком, вы можете ждать вечно. Поэтому я также разрабатываю простую буровую установку, работающую как табачный пресс, и все мы в Малави умеем ею пользоваться.Обычный пресс работает, поворачивая гигантский болт с резьбой, который раздавливает табак каждым рычагом. Сверло будет работать точно так же, если вбить в землю массивный острый винт. Всю тяжелую работу будет выполнять система шестерен, так что даже дети смогут управлять ею.

Когда я выйду из школы, я надеюсь усовершенствовать эти изобретения и распространить эти знания в деревнях Малави, а затем и в других частях Африки. Как изобретатель в Африке, я знаю, что не одинок. Недавно на Maker Faire Africa, ежегодном съезде коллег-хакеров и новаторов, проходившем в Аккре, Гана, были продемонстрированы некоторые из великих талантов Африки.Шамсудин Напара из северной Ганы использовал металлолом, чтобы изобрести простую сеялку для семян кукурузы, созданную по образцу дозатора лекарственных таблеток, которая увеличивает скорость посадки фермера в три раза. Доминик Ванджихиа из Сомали создал «испарительный охладитель», используя ящик из листового железа, в котором используется испарение воды для охлаждения верблюжьего молока, что позволяет пастухам доставлять его на рынки в очень жарких условиях.

В каждой стране есть люди, которые делают подобные проекты. Нас много, и я убежден, что если бы мы могли использовать хотя бы треть этого таланта и творчества, Африке не пришлось бы так сильно полагаться на коррумпированные правительства и международную помощь.Используя собственный творческий потенциал и энергию, мы можем помочь превратить Африку в дом инноваций, а не благотворительности, и место лидеров, а не жертв.

ПРИМЕЧАНИЕ — В августе 2010 года Уильям Камквамба писал: «После двух фантастических лет в Африканской академии лидерства в Йоханнесбурге, ЮАР, осенью я буду изучать инженерное дело в Дартмутском колледже в Ганновере, Нью-Гэмпшир. Во время нашего книжного тура мы с Брайаном Милером (моим соавтором) посетили несколько колледжей, которые были достаточно любезны, чтобы пригласить меня посмотреть их инженерные программы.Я посетил Харви Мадда в Калифорнии, Технологический институт Вирджинии и Южный методистский университет в Далласе и был поражен красивыми кампусами и оборудованием, доступным для студентов. Но после встречи с Дартмутом и его президентом доктором Джимом Кимом, которым я восхищался за его предыдущую работу по лечению людей со СПИДом и туберкулезом в Африке и на Гаити, я понял, что это место для меня. В дополнение к классному учебному плану, основанному на проектах (что означает, что я могу запачкать руки в первую неделю там), в инженерной школе Тайера даже есть библиотека для аренды электроинструментов! Увидев это, я не мог перестать улыбаться.”

ПОЖЕРТВОВАТЬ ДВИЖУЩИЕСЯ ВЕТРОВЫЕ МЕЛЬНИЦЫ

Соответствующая книга :
Мальчик, обуздавший ветер

Ресурсы

Движущиеся ветряные мельницы

Уильям Камквамба о строительстве ветряной мельницы Video Link

Современные турбины: как они работают — электричество и альтернативные источники энергии

Фазовые наконечники копья Хлодвига, используемые в современной Альберте.

острия фазового копья Хлодвига представляют собой старейшую охотничью технологию в Альберте, да и во всей Северной Америке.Эти рифленые, зазубренные каменные наконечники прикреплялись к кости или деревянному стержню и использовались для охоты на огромную добычу, такую ​​как мамонты и мастодонты.
Источник: Отдел управления историческими ресурсами, Археологическая служба

.

Технология Atlatl (метание копья) появляется в современной Альберте.

Атлатлы использовались ранними охотниками для увеличения скорости метательного оружия. Копья или дротики, брошенные атлатлем, могли нанести животному разрушительные раны, позволяя охотнику убить животное с безопасного расстояния.
Источник: любезно предоставлено Head-Smashed-In Buffalo Jump

Технологии лука и стрел достигают современной Альберты.

Технологии лука и стрел в Северной Америке, похоже, сначала развивались в Арктике, а затем распространились на юг по всему континенту. Лук и стрела идеально подходили для использования на широких открытых пространствах Великих равнин и получили широкое распространение по всему региону.
Источник: любезно предоставлено Head-Smashed-In Buffalo Jump

«Конная революция» начинается в современной Альберте.

Лошадей завезли в Северную Америку испанские колонисты в шестнадцатом веке. Из испанской колонии Нью-Мексико лошади распространились по Северной Америке, достигнув современной Альберты в 1730-х годах. Принятие лошади оказало значительное влияние на способы охоты / передвижения коренных народов равнин.
Источник: Королевский музей Альберты

Национальный парк Скалистых гор учрежден канадским правительством.

Одной из главных достопримечательностей нового парка были природные горячие источники. Роскошный отель Banff Springs, построенный канадской Тихоокеанской железной дорогой в 1888 году, закачивал воду из горячих источников в бассейны и процедурные кабинеты. Туристы стекались сюда, чтобы воспользоваться предполагаемыми лечебными свойствами воды.
Источник: Музей Уайта в канадских Скалистых горах, v263-na-3562

.

Calgary Water Power Company открывает первую гидроэлектростанцию ​​в Альберте.

Компания принадлежала предпринимателю Питеру Принсу, который также управлял компанией Eau Claire & Bow River Lumber Company. С 1894 по 1905 год компания была основным поставщиком электроэнергии для города Калгари.
Источник: Архивы Гленбоу, NA-4477-44

.

Город Эдмонтон покупает компанию Edmonton Electric Lighting Company.

Решение в пользу государственной собственности было принято после неоднократных перебоев в работе частного коммунального предприятия.Эдмонтон был первым крупным городским центром Канады, у которого была собственная электроэнергетическая компания.
Источник: Архивы Гленбоу, NC-6-271

Образована компания Calgary Power Company.

Основатель компании Макс Эйткен изначально был привлечен в регион его огромным гидроэнергетическим потенциалом. Компания превратится в крупнейшую коммунальную компанию Канады, принадлежащую инвесторам. В 1981 году компания изменила свое название на TransAlta Utilities Corporation, чтобы лучше отразить ее провинциальный охват.
Источник: Фото любезно предоставлено компанией TransAlta

.

Первая гидроэлектростанция в Альберте открывается у водопада Подкова.

Принадлежащая и управляемая Calgary Power плотина Horseshoe Falls была первым из двух подобных сооружений, построенных в системе Bow River до Первой мировой войны. Вторая гидроэлектростанция начала работу на водопаде Кананаскис в 1913 году.
Источник: Glenbow Archives NA-3544-28

Начало эксплуатации Призрачной плотины гидроэлектростанции

Это массивное сооружение было самой большой плотиной гидроэлектростанции в Альберте на момент ее строительства.Электростанция Ghost Power Plant более чем вдвое увеличила объем электроэнергии, вырабатываемой компанией Calgary Power, которая уже была основным поставщиком энергии в провинции.
Источник: Архивы Гленбоу, NA-5663-44

.

Первая Сельская Ассоциация Электрификации (REA) в Альберте основана в Спрингбанке.

В течение следующих двух десятилетий в провинции будет создано в общей сложности 416 REA. Эти организации сыграют решающую роль в распространении электроэнергии в сельских районах Альберты.
Источник: Архивы Гленбоу, NA-4160-20

.

Избиратели Альберты категорически отвергают предложение о государственной собственности на электроэнергетические предприятия.

Провинциальные выборы 1948 года включали плебисцит относительно владения электроэнергетическими предприятиями в Альберте. Сельские районы в основном проголосовали за государственную собственность, в то время как городские избиратели (особенно в южной Альберте) поддержали сохранение частной собственности. В конце концов, голосование было очень близким: общественная собственность проиграла всего лишь 151 голосом.
Источник: Изображение любезно предоставлено Peel ’Prairie Provinces, цифровой инициативой Библиотеки Университета Альберты

Ветряная электростанция Коули-Ридж начинает работу возле Пинчер-Крик.

Cowley Ridge была первой коммерческой ветроэлектростанцией в Канаде. Всего в 1993-94 гг. Было установлено 52 ветряных турбины. В 2000 году проект был расширен за счет добавления пятнадцати новых (и гораздо более мощных) турбин.
Источник: Фото любезно предоставлено компанией TransAlta

.

Солнечное сообщество Drake Landing открывается недалеко от Окотокса, Альберта.

Drake Landing — первое полностью интегрированное солнечное сообщество в Северной Америке. В этой отмеченной наградами инициативе используется технология солнечного отопления, чтобы удовлетворить большинство потребностей населения в отоплении помещений и горячей воде.
Источник: Wikimedia Commons / CA-BY-SA-3.0

Город Эдмонтон объявляет о запуске проекта «Преобразование отходов в биотопливо».

В рамках проекта по превращению отходов в биотопливо мусор будет превращаться в биотопливо путем сбора углерода из отходов.В проект входит Центр перспективных энергетических исследований, который открылся в 2012 году.
Источник: Фото предоставлено Enerkem

Структурная схема ветряной мельницы

Структурная схема ветряной мельницы

Структурная схема ветряной мельницы

На этом изображении вы можете найти структурную схему ветряной мельницы.

Консультации по охране здоровья от зарубежного врача.

Мы рады предоставить вам изображение под названием Схема конструкции ветряной мельницы .Мы надеемся, что это изображение Схема структуры ветряной мельницы поможет вам в изучении и исследовании. для получения дополнительных материалов по анатомии, подпишитесь на нас и посетите наш веб-сайт: www.anatomynote.com.

Anatomynote.com нашел Схема структуры ветряной мельницы из множества анатомических изображений в Интернете. Мы думаем, что это самый полезный снимок анатомии, который вам нужен. Вы можете щелкнуть изображение, чтобы увеличить его, если не видите четкого изображения.

Изображение добавлено администратором. Спасибо за посещение anatomynote.com . Мы надеемся, что вы сможете получить именно ту информацию, которую ищете. Пожалуйста, не забудьте поделиться этой страницей и следить за нашими социальными сетями, чтобы способствовать дальнейшему развитию нашего веб-сайта. Если у вас есть какие-либо вопросы, не стесняйтесь обращаться к нам.

Если вы считаете эту картинку полезной, пожалуйста, не забудьте поставить нам оценку под картинкой!

Одна из наших целей собрать эти изображения — мы надеемся, что эти изображения не будут потеряны при удалении соответствующей веб-страницы.

Но вы также можете знать любое содержимое, товарные знаки или другие материалы, которые могут быть найдены на анатомическом примечании.com, который не является собственностью anatomynote.com, остается собственностью соответствующих владельцев. Anatomynote.com никоим образом не претендует на право собственности или ответственности за такие предметы, и вам следует запросить юридическое согласие на любое использование таких материалов от его владельца.

Анатомия — удивительная наука. Это может помочь вам лучше понять наш мир. Мы надеемся, что вы будете использовать эту картинку в своем исследовании и в своих исследованиях.

Этот пост « Схема структуры ветряной мельницы » относится к следующим категориям / категориям. Вы также можете найти более связанное и подробное содержание в этих категориях.

• Традиционная промышленность
• Энергия ветра

Ветряные мельницы vs. ветряные турбины

Целевой уровень / возрастной диапазон:

Классы 3

Время:

Всего 2 часа или два 50 минут

Цель:

Удовлетворение основных стандартов социальных исследований, объясняя учащимся разницу между ветряными мельницами и ветряными турбинами. На этом уроке будет сравниваться историческое использование и современные достижения в области техники для улавливания энергии ветра.Он будет смотреть на карты, чтобы определить потенциал энергии ветра.

Материалы:

Рекомендуемые сопутствующие ресурсы (книги и веб-сайты)

Словарь (с определениями)

• Ветряная мельница: машина, которая использует лопасти для преобразования энергии ветра в энергию вращения (энергию, которая движется по кругу)
• Ветряная турбина: устройство, преобразующее кинетическую энергию ветра (энергию движения) в электрическую.
• Электроэнергия: Использование электроэнергии для подачи энергии на оборудование
• Скорость ветра: мера скорости ветра, обычно измеряется в милях в час
• Мощность ветра: мера потенциала энергии ветра
• миль в час ( миль в час): мера скорости, сколько часов объект может перемещаться за один час

Предпосылки — Сельскохозяйственные связи (что нужно знать учителю, чтобы преподавать этот контент)

Столетия назад ветряные мельницы обычно использовались для измельчения зерна (мельницы), перекачки воды (ветряные насосы) или того и другого.До появления современного оборудования ветряные мельницы позволяли вращать большие камни, которые затем использовались для измельчения зерна. Эта механическая сила превращала пшеницу, ячмень, кукурузу и другие зерна в муку, которую затем можно было использовать для выпечки хлеба или других видов кулинарии.

Исторически сложилось так, что в сельском хозяйстве и в засушливых регионах мира ветряные мельницы были прикреплены к колодцу и использовались для перекачки подземных вод на поверхность для целей орошения и обеспечения скота свежей питьевой водой.В более влажных местах, таких как Нидерланды, ветряные мельницы использовались для откачки воды, чтобы они могли осушать землю и использовать ее для сельского хозяйства или других целей.

Эти исторические ветряные мельницы используют силу ветра и преобразуют ее в механическую энергию для выполнения работы (измельчения зерна и / или переноса воды). Современные ветряные турбины используют энергию ветра и превращают ее в электричество с помощью электромагнитного генератора. Внутри турбины находится генератор. Когда ветер вращает лопасти, лопасти переносят магнит вокруг катушки из медных проводов.Положительный конец магнита тянет отрицательно заряженные электроны через провод. Это движение и поток электронов и есть электричество. Электроэнергия передается по линиям электропередачи, через трансформаторы и, в конечном итоге, к жилым и коммерческим конечным пользователям.

Ветряные мельницы для крутящего момента: Основное различие в конструкции заключается в том, что турбины, вырабатывающие электричество, должны вращаться быстро, поэтому у них должно быть меньше (обычно три) более тонких лопастей. Те, которые используют энергию ветра для привода механизмов, таких как водяные насосы и ветряные мельницы, нуждаются в более высоком крутящем моменте и большей устойчивости.У них обычно больше лопастей большего размера.

Подход интереса или мотиватор

Покажите изображение ветряной турбины и ветряной мельницы. Создайте диаграмму Венна на большой поверхности для письма (нарисуйте два расположенных рядом круга, перекрывающихся посередине). Назовите один кружок «Ветряная мельница». Назовите другой кружок «Ветряная турбина». Попросите учащихся сравнить две картинки. Напишите свои наблюдения в соответствующем кружке. Любое сходство, которое есть у этих двух картинок, должно отражаться в перекрывающихся частях кругов.

Возможные ответы:

Сходства ветряной мельницы Ветряная турбина

Много лопастей Высокие Несколько лопастей

Используется для перекачивания воды Оба сделаны из металла Используется для производства электроэнергии

Используется для измельчения зерна Работает в зависимости от ветра Современный (1983 г. Айова)

В прошлом использовались в основном фермерами

Ветряная мельница: https: // pixabay.com / en / windmill-farm-wind-water-2278930/

Ветряная турбина: http://ecolo.org/documents/documents_in_english/WindmillFormula.htm

Зачем нам нужно вырабатывать электричество? Нам еще нужно измельчать зерно и качать воду? (Да, но теперь мы используем электричество для этих и многих других целей!)

Ветер — это природный ресурс, который мы используем для производства электроэнергии, которая аналогична другим товарам и услугам, которые производятся в сельском хозяйстве.

Процедуры

Студенты узнают, как ветряные мельницы можно использовать для работы и преобразования энергии ветра в механическую.

1. Часть того, что студенты делают в этом упражнении, — это обратная инженерия, при которой студенты смотрят на что-то существующее, чтобы понять, как это работает, а не строят с нуля. На шаблоне ветряной мельницы сплошные линии указывают, где разрезать бумагу, а пунктирные линии указывают, где ее складывать (но не сгибать). Кружки указывают, где пробивать отверстия. Углы мельницы загибают и прикрепляют к соломе, а резинки используются для удержания мельницы на месте.На рабочем листе на рисунке C показаны чаша и насадка для веревки, а на рисунке D показано, как удерживать машину, чтобы соломинка свободно вращалась при вращении ветряной мельницы. Учащиеся методом проб и ошибок узнают, как лучше всего прикрепить веревку к соломке. Поскольку нет точного описания материалов, выбор учащихся может отличаться. Например, одна команда может выбрать обычную высокосортную бумагу для ветряной мельницы, а другая — карточную бумагу. Это дает хорошую возможность обсудить, как различные материалы ведут себя в дизайне и почему.Студенты, знакомые с вертушками, знают, что ветряная мельница вращается, когда дует ветер. Затем учащиеся могут использовать эту информацию, чтобы помочь им понять, как работают колесно-осевые машины. Если учащиеся не знакомы с этим типом простой машины, вы можете определить ее в конце упражнения.
   1. Инструкции по сборке аппарата ВАРИАНТ 1:
      1. Используя один из предоставленных шаблонов, нарисуйте свой узор на листе бумаги. Перенесите все линии и круги узора.
      2. С помощью карандаша или дырокола проделайте отверстие в центральном круге (возможно, вам придется сложить выкройку пополам, чтобы использовать дырокол).Затем проделайте отверстие в каждом угловом круге.
      3. Вырежьте по сплошным линиям, стараясь не прорезать центральное отверстие.
      4. Вставьте соломинку в центральное отверстие.
      5. Согните каждый угол по пунктирной линии и вставьте соломинку в каждое угловое отверстие. Сдвиньте мельницу к центру соломы.
      6. Оберните резиновую ленту вокруг соломы с каждой стороны мельницы, чтобы мельница оставалась на месте.
      7. Проделайте два отверстия с каждой стороны небольшого бумажного стаканчика. Проденьте один конец веревки через оба отверстия и привяжите его к середине веревки.Другой конец веревки привяжите к одному концу соломинки.
      8. Удерживайте соломинку обеими руками, как показано на схеме шаблона. Подуйте на мельницу или воспользуйтесь феном. Когда мельница вращается, солома вращается, наматывая веревку и поднимая чашку. Для правильной работы конструкции необходимо убедиться, что ветряная мельница и солома движутся как единое целое и что струна не соскальзывает при вращении соломинки. ПРИМЕЧАНИЕ: если удерживать его в руках не получается, вы можете распрямить две канцелярские скрепки и вставить их в любой конец соломинки.Это должно обеспечить свободное движение соломы.
   2. Инструкции по сборке машины ВАРИАНТ 2:
      1. Вместо пошаговых инструкций вы можете представить сценарий и позволить учащимся творчески подойти к решению проблемы. Раздайте учащимся любые принадлежности из списка материалов.
      2. Создайте сценарий, предложив учащимся создать ветряную мельницу, которая может поднимать в воздух тяжести в чашке.
      3. Спроектируйте ветряную мельницу, которая будет генерировать достаточный крутящий момент (мощность), чтобы поднять чашку, прикрепленную к струне.Студенты могут экспериментировать с размером и формой лопастей ветряной мельницы.
      4. Спроектируйте фундамент для их ветряных мельниц (лучше всего прикрепить к столу). Когда пришло время проверить, включите вентилятор для фена, чтобы включить ветряную мельницу. Держите фен на расстоянии 10 см высоко. Какой вес может поднять ваша ветряная мельница? Чтобы утяжелить чашку, используйте гроши или граммы. Вы можете дважды перепроектировать свою ветряную мельницу, каждый раз проверяя и, надеюсь, увеличивая количество поднимаемого веса. В окончательном варианте запишите, сколько веса было поднято.
      5. Пример: https://thinktv.pbslearningmedia.org/resource/phy03.sci.phys.matter.zmill/exploring-windmill-design/
2. Попросите учащихся описать, как работала ветряная мельница, и записать свои наблюдения. посредством письма и зарисовок.
3. Студенты могут экспериментировать, изменяя размер мельницы, тип бумаги, используемой для мельницы, диаметр соломы или даже заменяя совершенно новые материалы.
4. Почему Айова — хорошее место для ветра? Учащиеся будут смотреть на карту, чтобы объяснить, почему многие ветряные компании переезжают в Айову и почему более трети энергии Айовы производится за счет ветра.После создания и тестирования ветряных мельниц учащихся соберите их вместе и перефокусируйте их, отобразив карту на большом экране.
   1. Познакомьте учащихся с картой потенциальной ветроэнергетики США: https://windexchange.energy.gov/maps-data/326 На карте показаны все Соединенные Штаты. Могут ли студенты найти Айову? Какие еще штаты имеют аналогичный потенциал ветроэнергетики, как Айова? (Монтана, Северная Дакота, Миннесота, Висконсин, Вайоминг, Южная Дакота, Небраска, Колорадо, Канзас и т. Д.)
   2. Что общего у этих штатов? (большие плоские открытые площадки на Среднем Западе.Ветер набирает скорость, когда он сходит с Скалистых гор.)
   3. Познакомьте учащихся с картой средней скорости ветра в США: https://windexchange.energy.gov/maps-data/319 Каковы скорости ветра в Айове? (От 6,0 до 9,0 миль в час) Согласно книге My Family’s Wind Farm , какая скорость ветра нужна турбинам для выработки электроэнергии? (не менее 7 миль в час). Как вы думаете, имеет ли Айова хороший потенциал ветроэнергетики?
5. Попросите учащихся прочитать или перечитать книгу Ветряная ферма моей семьи .Попросите студентов написать письмо Калли и ее семье и рассказать ей, почему (или почему нет) они думают, что Айова — хорошее место для ветряных турбин. Студенты должны использовать то, что они узнали, глядя на карты, в подтверждение своих рассуждений. Они могут использовать иллюстрации или изображения, чтобы объяснить свою точку зрения.

Основные файлы (карты, диаграммы, изображения или документы)

Знаете ли вы? (Факты о сельском хозяйстве)

• Ветровая энергия использовалась на фермах на протяжении сотен лет для полива скота или измельчения зерна.Машины, приводимые в движение ветром, назывались ветряными мельницами. Сегодня ветряные турбины используются на фермах для производства электроэнергии.
• Ветряные турбины имеют высоту около 328 футов. Высота Статуи Свободы составляет всего 305 метров. Лопасти ветряных турбин обычно имеют длину 116 футов.
• Ветер обычно должен дуть со скоростью не менее 7 миль в час, чтобы вращать лопасти ветряной турбины и производить электричество.
• Каждая ветряная турбина находится на полакра земли.

Дополнительные задания (как ученики могут проводить это вне класса)

• Вы живете рядом с ветровым полем? Попросите учащихся посоветовать своим родителям проехать мимо этого ветрового поля, чтобы лучше рассмотреть.
• Попросите учащихся провести инвентаризацию каждого электроприбора в их доме. Они могут записывать названия устройств в журнал.

Источники / кредиты

Автор (ы)

Уилл Фетт

Принадлежность к организации

Фонд сельскохозяйственной грамотности штата Айова

Результаты обучения сельскохозяйственной грамотности

• T5.3-5.a. Опишите, как спрос и предложение влияют на цену сельскохозяйственных товаров
• T5.3-5.b.Узнайте, что в сельском хозяйстве много рабочих мест
• T5.3-5.c. Объясните, как сельскохозяйственные события и изобретения влияют на то, как живут сегодня американцы (например, Эли Уитни — хлопкоочиститель; Сайрус МакКормик — жнец; Виртанен — ​​силос; Пастер — пастеризация; John Deere — отвальный плуг).

Стандарты содержания образования

• Социальные исследования :
  • SS.3.11. Приведите примеры исторических и современных изменений в обществе. (Навыки 21 века)
  • SS.3.13. Определите, как люди используют природные ресурсы, человеческие ресурсы и физический капитал для производства товаров и услуг.
  • SS.3.21. Используйте данные карты, чтобы объяснить, как населенные пункты и перемещения людей связаны с местоположением и использованием различных региональных форм рельефа и природных ресурсов.
  • SS.4.17. Создайте географическое представление, чтобы проиллюстрировать, как природные ресурсы в районе влияют на решения, принимаемые людьми.
  • SS.4.25. Проанализируйте влияние технологических изменений в Айове в зависимости от времени и места.
• Наука:
  • 3-5- ETS1-1. Определите простую проектную проблему, отражающую потребность или желание, которая включает определенные критерии успеха и ограничения по материалам, времени или стоимости.
  • 3-5- ETS1-2. Сгенерируйте и сравните несколько возможных решений проблемы на основе того, насколько хорошо каждое из них соответствует критериям и ограничениям проблемы.
  • 3-5- ETS1-3. Планируйте и проводите честные испытания, в которых контролируются переменные и рассматриваются точки отказа, чтобы определить аспекты модели или прототипа, которые можно улучшить.

Общие основные соединения

• Английский язык Искусство:
  • RI3.3. Используйте полный спектр основанных на исследованиях стратегий понимания, включая установление связей, определение важности, визуализацию, создание выводов, обобщение и мониторинг понимания.
  • RI3.7. Используйте информацию, полученную из иллюстраций (например, карты, фотографии и т. Д.) И слов в тексте, чтобы продемонстрировать понимание текста (например, где, когда, почему и как происходят ключевые события).
  • РИ.3.10. К концу года самостоятельно и умело читать и понимать информационные тексты, в том числе тексты по истории / обществоведению, естествознанию и технические тексты в высших классах 2–3 классов. (РИ 3.10)
  • W.3.2. Напишите информативные / пояснительные тексты, чтобы изучить тему и четко передать идеи и информацию.
  • W.3.4. Под руководством и при поддержке взрослых напишите письмо, в котором развитие и организация соответствуют задаче и цели.
  • W.3.8. Вспомните информацию из опыта или соберите информацию из печатных и цифровых источников; сделайте краткие заметки об источниках и отсортируйте доказательства по предоставленным категориям.

Эта работа находится под международной лицензией Creative Commons Attribution 4.