Тихоходный ветряк — один из самых экологически чистых двигателей. Он может качать воду, крутить точило, приводить во вращение самые различные устройства и давать электрический ток для освещения и даже для отопления. В сельской местности, где бывают перебои со снабжением электроэнергией, ветряк просто незаменим.
Описание построенной мною ветроэлектроустановки с вертикальным ротором и схемы электрооборудования, дающего стабилизированные 12 или 24 В постоянного тока, и преобразователя на 220 В переменного тока, было опубликовано в этой статье.
Желая поднять коэффициент полезного действия и мощность установки, я сконструировал изображенный на фото лопастной ветряке горизонтальной осью вращения и угловым редуктором.
Винт я сделал 12-лопастным, но легко можно снимать часть лопастей, оставляя даже две (рис. 1). Оказалось, что 12-лопастной винт при самом сильном ветре дает 500 об/мин. Такая скорость вращения, значительный вес и размеры лопастей требуют тщательной балансировки воздушного винта. Лопасти для этого нужно сделать строго одинаковыми, в том числе и по весу.
Закручены лопасти на одинаковый угол 8...10°. Эта операция тоже очень ответственна — от угла атаки зависит чувствительность устройства к ветру и мощность всей ветроэлектрической установки.
Лопасти я сделал из дюралюминия толщиной 6 мм по размерам, указанным на рис. 1, и каждую прикрепил двумя болтами М8 к спице из стального прутка ∅20 мм. На спице с одной стороны отфрезерована лыска для плотного прилегания лопасти, а с другой стороны спица проточена до ∅13 мм.
Ступица ветряка представляет собой стальной барабан, на цилиндрическую поверхность которого я приварил двенадцать согнутых под прямым углом отрезков водопроводной трубы с внутренним диаметром 15 мм. Сварку проводил по шаблону, чтобы расположить эти детали строго на одинаковых углах. Наружные концы этих уголков для жесткости объединил, приварив стальной обруч. Во внешние отверстия труб-уголков я вставил и приварил спицы лопастей, выдерживая по шаблону одинаковый угол атаки.
Ступицу я закрепил на валу редуктора. Он тоже самодельный. Стальной корпус сварил в виде коробки с размерами 150x150x150 мм. Вал ветряка ∅30 мм установил в подшипниках 306. На этот вал насадил коническую шестерню с одиннадцатью зубьями от дифференциала заднего моста автомобиля ГАЗ-51. Ведомая шестерня с двадцатью зубьями взята оттуда же. Передаточное число получившегося редуктора — 1,8. Всю внутреннюю часть редуктора заполнил солидолом.
Устанавливается ветряк по ветру с помощью флюгера. Его я сделал из листа дюралюминия 1000x1000 мм, который я закрепил на «хвосте» длиной 2000 мм.
Слабый ветер крутит лучше двенадцатилопастной винт, а двухлопастной работает только при очень сильном ветре. Практически оказалось, что самые лучшие результаты этот ветряк дает при 6-ти лопастях. Момент на винте при этом достаточен для привода генератора МБЗ-4,5/4 У2 М101 {трехфазный на 4 кВт). И это при том, что ветряк установлен на уровне крыш сараев, окружающих мой двор, а не на открытом месте и на большой высоте, как рекомендовано в литературе.
Стабильное напряжение — 220 В без регулятора оборотов ветряка и без регулятора напряжения получить невозможно (такие регуляторы существуют, но достать их сложно). Но для обогрева жилища и нагрева воды это и не нужно. Просто ТЭНы будут нагреваться быстрее или слабее.
При проектировании ветряка я пользовался книгой В. Н. Андрианова и др. «Ветроэлектрические станции», 1960 г.
Журнал «САМ» №5, 1997 год
