Shamol energiyasini o'zgartirish - arzon elektr energiyasini olishning bir usuli. Shamol turbinalarining ko'plab dizaynlari mavjud. Ulardan ba'zilari maksimal samaradorlik uchun mo'ljallangan, boshqalari foydalanishda oddiy. Ikkinchi guruhga taxminan 100 yil avval yaratilgan Savonius rotori kiradi, u hanuzgacha turli texnik muammolarni hal qilishda muvaffaqiyatli foydalanilmoqda.
Yaratilish tarixi
Sigurd Yoxannes Savonius (1884 - 1931) - Finlyandiyalik ixtirochi, shamol energiyasini o'rganish bilan bog'liq fizikadagi ishi tufayli shuhrat qozongan. Uning hayoti davomida u nafaqat shamol turbinalarini yaratishda, balki kemasozlikda, shuningdek, zamonaviy temir yo'l vagonlari va avtobuslarining ventilyatsiya tizimlarida qo'llaniladigan bir nechta patentlarni oldi.
Germaniyalik yana bir ixtirochi - Anton Flettner (1888 - 1861) o'tgan asrning boshlarida Flettner rotorini yaratib, klassik yelkanga alternativa bilan chiqdi. Ixtironing mohiyatiquyidagilarga qisqartirildi: shamol tomonidan urilgan aylanadigan tsilindr gorizontal yo'nalishda yo'n altirilgan, havo oqimining kuchidan 50 baravar ko'p kuch oldi. Ushbu kashfiyot tufayli shamol kuchidan harakatlanadigan bir nechta kemalar qurilgan. An'anaviy yelkanli qayiqlardan farqli o'laroq, bu kemalar butunlay energiyadan mustaqil emas edi. Rotorni aylantirish uchun motorlar kerak edi.
Flettnerning yelkanini o'ylab, Savonius shamol energiyasidan uni aylantirish uchun ham foydalanish mumkin degan xulosaga keldi. 1926-yilda u pichoqlari qarama-qarshi yoʻn altirilgan ochiq silindr dizaynini ishlab chiqdi va patentladi.
Biroz fizika
Birinchidan, bir oz nazariya. Har bir inson velosiped haydashda havo harakatga sezilarli qarshilik ko'rsatishini payqadi. Va tezlik qanchalik baland bo'lsa, bu qiymat shunchalik yuqori bo'ladi. Qarshilikka ta'sir qiluvchi ikkinchi omil - bu havo oqimi ta'sir qiladigan tananing tasavvurlar maydoni. Ammo tananing geometriyasi bilan bog'liq bo'lgan uchinchi miqdor mavjud. Avtomobil kuzovi dizaynerlari aerodinamika haqida gap ketganda aynan shu narsani kamaytirishga harakat qilmoqda.
Masalan, koʻndalang kesimi bir xil boʻlgan, lekin har xil shaklga ega boʻlgan uchta plastinka: konkav, toʻgʻri va qavariq, tortishish koeffitsienti juda boshqacha boʻlishini aytishimiz mumkin. Qavariq shakl uchun u 0,34, to'g'risi uchun - 1,1, konkav uchun - 1,33 bo'ladi. Bu Savonius rotorining pichoqlari uchun konkav shakli olingan. U eng samarali uy egasi sifatida tan olinganshamol energiyasi.
Savonius rotorining ishlash printsipi
Flettnerning yelkanidan farqli o'laroq, Savonius pichoqlar va ular orasidagi bo'shliqni olish uchun silindrni ikkiga bo'lish va ularni bir-biriga nisbatan siljitishni taklif qildi. Savonius g'oyasining mohiyati shundan iboratki, bitta pichoqqa urilgan havo oqimi shundan keyin shunchaki yon tomonga ketib qolmay, balki eksenel bo'shliqdan o'tib, ikkinchi pichoqqa yo'n altirildi, bu esa shamol ta'sirini sezilarli darajada oshirdi.
Ushbu ish printsipi Savonius rotoriga hatto engil shamolda ham ishlash imkonini beradi.
Bir nechta profil variantlari mavjud:
- Pichoqlar o'qga shunday o'rnatiladiki, ular orasida havo bo'shlig'i bo'lmaydi. Bu Savonius rotorining ko'plab tavsiflarining eng oddiy versiyasidir.
- Bir pichoqning asosi ikkinchisining tagiga kiritilgan. Eksa chizig'i bo'ylab sezilarli bo'shliq qoladi. Ushbu parametr rotorning yarmidan shamolni boshqasiga o'tkazishga imkon beradi. Profil yanada samarali.
- Ikkinchi variant bilan bir xil, faqat pichoqlar maydoni ichki qismga tekis plastinka qo'shish orqali oshiriladi.
Dastur doirasi
O'tgan asrning 60-yillarida Savonius rotorlari temir yo'l shamollatish tizimlarida ishlatilgan. Ular vagonlarning tomlariga o'rnatildi. Harakat paytida rotor aylana boshladi va havoni ko'chadan xonaga pompalay boshladi. Xuddi shunday tizimlar avtobuslarga ham oʻrnatilgan.
Bugungi kunda rotorning asosiy qoʻllanilishi bu yerdavertikal o'qli shamol turbinalari. Ikki omilni birlashtirgan bir qator shunga o'xshash dizaynlar mavjud:
- vertikal aylanish oʻqi;
- shamol oqimi yoʻnalishiga oddiylik.
Vertikal shamol turbinalariga qo'shimcha ravishda gorizontal o'qi bo'lgan qurilmalar mavjud. Ular bir xil shamol kuchi bilan katta qaytish bilan ajralib turadi. Strukturaviy jihatdan ular gorizontal o'qda joylashgan va shamolga moslashish uchun yo'n altiruvchi dumga ega bo'lgan samolyot pervanellarining pichoqlariga o'xshaydi.
Savonius shamol turbinasining afzalliklari
Shamol turbinalarining vertikal eksenel rotorlari gorizontal eksenel rotorlarga nisbatan samaradorlikni yo'qotishiga qaramay, ular hali ham bir qator inkor etilmaydigan afzalliklarga ega:
- Har qanday iqlim zonasida ishlang. Ko‘ndalang maydoni kichik bo‘lgani uchun ular bo‘ronli shamollardan qo‘rqmaydilar.
- Ularni ishga tushirish uchun qoʻshimcha qurilmalar kerak emas. Pichoqlarning konkav shakli tufayli uchirish minimal shamol qiymatlarida sodir bo'ladi - 0,3 m / s. Jeneratör optimal qiymatlarga 5 m/s havo oqimi tezligida erishadi.
- 20 dB gacha boʻlgan past shovqin darajasi tufayli shamol tegirmonini korpusga yaqin joyda oʻrnatish mumkin, bu kam quvvatli elektr energiyasi ishlab chiqarish va simlarda tokni yoʻqotish uchun muhimdir.
- Ma'lum bir shamol yo'nalishini talab qilmang. Ular havo oqimi istalgan burchak ostida ishlay boshlaydi.
- Oddiy dizayn texnik xizmat koʻrsatish xarajatlarini kamaytiradi.
- Tuzilishni bir butun sifatida qabul qiladigan va pichoqlar orqali uchishga urinmaydigan qushlar uchun xavfli emas.
Vertikal shamol turbinalarining kamchiliklariga nisbatan past samaradorlik, qurilish materiallari uchun yuqori xarajatlar, kerakli quvvatga erishish uchun zarur boʻlgan katta oʻlchamlar kiradi.
O'z qo'lingiz bilan shamol turbinasini qanday qilish kerak
Bir qishloq uyini to'liq elektr energiyasi bilan ta'minlaydigan qurilma yasash dargumon. Biroq, kam quvvatli qurilmalarning (sug'orish nasosi, uy oldidagi ko'cha yoritgichlari, avtomatik eshiklarni ochish) ishlashini ta'minlaydigan bepul elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun kichik shamol tegirmonini qilish har qanday hunarmandning kuchiga kiradi. Buning uchun sizga kerak bo'ladi:
- Yon uzunligi 33 sm, qalinligi taxminan 1 mm, 3 alyuminiy choyshab;
- drenaj trubkasi 15 sm diametrli va 60 sm uzunlikda;
- 4 sm suv quvuri;
- elektr generator (mashinadan foydalanish mumkin);
- armatura (po'lat burchaklar, o'z-o'zidan tejamkor vintlardek, yong'oqlar, murvatlar).
Pishirish bo'yicha ko'rsatmalar
Oddiy Savonius rotorini yaratish uchun sizga kerak:
- Alyuminiy varaqlardan 33 sm diametrli 3 ta diskni kesib oling.
- Pichoqlar uchun 2 ta blanka hosil qilish uchun o'q bo'ylab 15 sm diametrli suv quvurini kesib oling. Keyin har bir bo'lakni o'rtasiga kesib tashlang. Shunday qilib, siz 30 sm uzunlikdagi 4 ta bir xil pichoqni olasiz.
- Disklarning oʻrtasida teshik oching, u orqali 4 sm suv quvurini oʻtkazish mumkin.
- Uchala diskni trubka bilan va ularning orasiga ulangpichoqlarni joylashtiring. Ikki disk o'rtasida ikkita. Pichoqlar o'qlari orasidagi burchak 90 daraja bo'lishi uchun yo'n altirilgan bo'lishi kerak. Bu hatto engil shamol ham generatorni aylantirish imkonini beradi.
- Burchaklar va oʻz-oʻzidan tejamkor vintlar yordamida pichoqlarni alyuminiy jantlarga mahkamlang.
- Jenerator milini quvurning pastki qismiga, ya'ni o'qga bosing.
Shamol generatori tayyor. Havo oqimlari uchun etarlicha ochiq bo'lgan o'rnatish joyini tanlashgina qoladi. Agar shamol etarli bo'lmasa, siz baland ustun yasashingiz mumkin, uning ustiga generatorni qo'ying.
Prefabrik vertikal shamol turbinalari
Muqobil energiya rivojlanishi bilan avtonom energiya ta'minoti mahsulotlariga talab ortib bormoqda. Hozirda bozorda Rossiyada ishlab chiqarilgan shamol turbinalari mavjud bo'lib, ularning narxi 60 ming rubldan boshlanadi.
Ushbu birliklar 250 Vt dan 250 kVt gacha bo'lgan elektr energiyasiga bo'lgan ehtiyojni qondiradigan xususiy sektorda ishlatilishi mumkin.
