Лопасти для ветряка на 3D-принтере (создание ветрогенератора, часть 1)
Уже 15 лет, как мечта построить ветрогенератор оставалась нереализованной. Казалось-бы, давно канули в лету попытки электрифицировать дачу с помощью бочки и генератора от жигулей, хотя нет, до сих пор людям не дает покоя публикация в «Юном технике» 80-х ;-)
Но современные технологии вдохнули новую жизнь в старую идею. И подход будет куда более научным.
Для начала, я построил ультразвуковой анемометр с вычислением энергии ветра. Полевые испытания не за горизонтом.
Теперь следует определиться с типом ротора — горизонтальный или вертикальный- это скорее вопрос религии и тема для холиваров.
Поэтому безо всяких обьяснений скажу- я выбрал ротор Дарье с вертикальной осью, вот такой:
Но конструкция на фото имеет мощность 5 килоВатт и размеры лопастей уж никак не вмещающиеся в область печати Прюши — 200×200х200 мм.
А мне этого и не надо, поскольку можно использовать концепцию гирлянды ветряков:
Тогда задача сводится к выбору размера «базовой ячейки» и доводке ее энергоэффективности. Это кстати избавит от траты «всех денег» в случае фэйла — изготовление ротора с ометаемой площадью 1 квадратный метр по карману даже студенту.
Кстати, мощность, снимаемая с одной ячейки должна получиться от 100Вт (при скорости ветра 8 м/с), что может стать хорошим решением для рыбаков/туристов/охотников.
Но вернемся к нашим баранамветрякам — нужно создать 3D-модель профиля NACA-0021/0012, используемого в роторах Дарье с 50-х годов прошлого века.
Найти уже готовый чертеж данных профилей в формате SVG не составляет труда:
Но он-же плоский, как сделать его обьемным?
Элементарно! Для этого подойдет даже простейший инструмент для 3D-моделирования. Я воспользовался онлайн-ресурсом tinkercad.com, импортировал туда чертеж, и получил рыбу-вомера 8–0
Но ведь мы помним соотношение хорды (длинны) к толщине — выставив его получаем искомую картину.
Теперь остается выставить требуемую высоту, отверстия под резьбовые шпильки (на них я буду собирать экпериментальную версию) и гнезда под гайки:
Все, остается экспортировать готовую модель в STL-формате и нарезать любимым слайсером (у меня- CURA)
Теперь последуют эксперименты с разной длинной хорды относительно диаметра ротора (обычно 10–18%), числом лопастей (2/¾) и их относительной толщиной. Напомню, у меня диаметр ротора будет 1 м, начну с коротких (хорда-10 см) и «толстых»(21%) лопастей, 2 шт.
Для начала критерием эффективности послужит количество оборотов ротора без нагрузки, ибо «индекс скорости»/быстроходность является косвенным критерием КПД/КИЭВ.
Просто как правило, Коэффициент Использования Энергии Ветра прямо пропорционален быстроходности (скорость лопасти относительно ветра — от 3х для Дарье), что в переводе на круговое движение дает RPM.
Но не все так просто — больше всего вопросов вызывает сам генератор и редуктор.
Для метровой турбины просится зубчатая ременная передача с натяжителем (передаточные числа до х10), но об этом в следующей публикации.
А пока что 3D-принтер днями и ночами не остужая экструдера печатает 166-мм участки лопастей для грядущей энергонезависимости ульев ;-)
Да-да, я не забросил эту тему (у меня уже 2 улья с живыми пчелами и свой мед), просто некоторое время вел ее на отдельном сайте.
До скорой встречи на страницах Хабра, электропчеловод Андрей
