Turbina wiatrowa Lenz2: 12 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:33

Ta instrukcja pokaże Ci, jak zbudować turbinę wiatrową Lenz2 z materiałów, które masz w domu. Projekt został opracowany i przetestowany przez Eda Lenza z Windstuffnow.com: https://www.windstuffnow.com/main/lenz2_turbine.htmTurbina wiatrowa Lenz2 VAWT (Vertical Axix Wind Turbine) ma 4 stopy wysokości i 3 stopy średnicy. Jest to w zasadzie turbina w stylu Savoniusa, ale z udoskonaleniem, że trzy skrzydła są ukształtowane tak, aby zapewniały również siłę nośną, ponieważ lub ich konfiguracja w kształcie łzy. W powyższym łączu Lenz opisuje, jak umieścił anometr wewnątrz turbiny stacjonarnej i pokazał, że prędkość wiatru wzrosła, przechodząc obok stałej części skrzydeł. Ta turbina jest bardziej wydajna niż czysty Savonius, ponieważ zapewnia zarówno przeciąganie, jak i podnoszenie. W moim projekcie zmniejszyłem średnicę do około 18 cali, a wysokość do 21 cali. (Z perspektywy czasu powinienem był zrobić wysokość 18 cali, aby więcej osi środkowej było wolnej na obu końcach, aby zapewnić elastyczność w montażu.) Do budowy turbiny mogłem użyć materiałów, które miałem pod ręką. Kiedy testowałem go przy wietrze 15 mil na godzinę, działał tak dobrze, że bałem się go zatrzymać w obawie przed kontuzją. Jedynym minusem tego, co wyprodukowałem, jest to, że wydaje się wytwarzać bardzo mało energii elektrycznej. Nie wynika to z konstrukcji turbiny, ale z natury silnika prądu stałego, do którego była przymocowana. W tym samouczku nacisk zostanie położony na to, jak skonstruować samą turbinę. Pełne uznanie dla projektu i niektórych instrukcji należy do Eda Lenza. [Uwaga: od czasu opublikowania tej instrukcji dowiedziałem się więcej o tym, jak należy ukształtować skrzydła. Szczegóły konstrukcyjne lenz2 podane w tej instrukcji nadal się trzymają, ale wymiary skrzydła w kroku 2 należy zastąpić tymi podanymi w nowo wstawionym kroku 3.]

Krok 1: Potrzebne materiały

Materiały, których będziesz potrzebować, są wymienione poniżej. Swobodnie zastępuj alternatywy, jeśli uważasz, że będą działać. MateriałySklejka (ćwierć lub pół cala)Stalowe taśmy z otworami (możliwe są inne alternatywy)Nakrętki i śruby24-calowy pręt gwintowany (średnica półcala).5-calowe nakrętki pasujące do pręta gwintowanego (około 6 z nich)Obróbka dachowa, cienka blacha, a nawet jakiś elastyczny plastik9 kawałków drewna,.5" x 1" x 18" Osprzęt do montażu twojej turbiny (musisz to zaprojektować)NarzędziaWiertła i wiertłaPune NożyceJigsawKlucze

Krok 2: Wytnij końcówki skrzydeł

[Uwaga: projekt skrzydła w tym kroku nie zapewni najlepszego udźwigu. Proszę spojrzeć na krok 3, aby uzyskać lepszy projekt. Pokaże, że boki skrzydła nie są symetryczne. Krok 3 poda również procedurę wymiarowania skrzydła w oparciu o średnicę lenz2. (dodano 1 czerwca 2008).''']Końcówki w kształcie łezki zapewnią aerodynamiczny kształt skrzydeł. Będziesz budować trzy skrzydła, więc będziesz potrzebować 6 elementów końcowych. Rozmiar, którego użyłem, był o połowę mniejszy od końcówek opisanych przez Eda Lenza. Wyglądają zasadniczo jak rożki do lodów. Polecam wyciąć kartonowy szablon i użyć go do narysowania sześciu obrazów na półcalowej sklejce. Oto jak to narysować:1. Wytnij prostokąt z kartonu 3,5" x 7,5"2. Narysuj linię środkową wzdłuż długiej osi3. Zrób znak na tej linii 1,75 cala od jednego z końców (nazwijmy to górnym końcem) 4. Narysuj poziomą linię przechodzącą przez ten znak do bocznych krawędzi tak, aby przecinała pionową linię pod kątem 90 stopni. kompas, narysuj półkole 1,75 cala na górnej stronie tego znaku. Powinien przecinać dwie boczne krawędzie i górną krawędź.6. Od miejsca, w którym linia środkowa przecina dolną krawędź, narysuj linie do punktów, w których półokrąg przecina krawędzie boczne. 7. Wytnij szablon. Użyj kartonowego szablonu, aby narysować sześć obrazów na półcalowej sklejce. Możesz je zagnieździć w taki sposób, aby nie marnować sklejki. Za pomocą wyrzynarki wyciąć końcówki.

Krok 3: Rewizja: zmiana kształtu skrzydła

Pierwotny kształt skrzydła przedstawiony w tej instrukcji nie jest do końca zgodny z planem przedstawionym dla Lenz2. Po konsultacji z Edem Lenzem zdałem sobie sprawę z błędu, jaki popełniłem w interpretacji jego planów. W tym kroku zilustrowano nowy projekt. Zauważ, że kąt oznaczony jako „Kąt A” wynosi 90 stopni. Strona A jest pod kątem prostym do linii średnicy zaokrąglonego końca skrzydła. W oryginalnym projekcie, który przedstawiłem w tej instrukcji, dwie linie tworzące zaostrzony koniec miały jednakową długość, a ich kąty do linii średnicy były identyczne. Ten stożek był symetryczny, podczas gdy w pokazanej tutaj zmianie stożek nie jest symetryczny. Ustawienie kąta A na 90 stopni da skrzydle większą siłę nośną. Zmieniłem rozmiar projektu, abym mógł napędzać generator minigenów, który został sprzedany na stronie windstuffnow.com (ale nie jest już dostępny). Podstawowe kroki w produkcji lenz2 są nadal aktualne. Podstawowe obliczenia: Teraz lepiej rozumiem, jak określić rozmiar i proporcje skrzydła. Najpierw określasz, jaka będzie średnica lenz2. Najłatwiej to zrobić, wybierając odległość od osi środkowej lenz2 do zewnętrznej krawędzi skrzydła. Będzie to promień lenz2. Podwajasz ją, aby uzyskać średnicę. W moim nowym projekcie założyłem, że średnica lenz2 będzie wynosić 16 cali (czyli odległość od osi środkowej do zewnętrznej krawędzi skrzydła będzie wynosić 8 cali). określić średnicę skrzydła, pomnożyć średnicę lenz2 razy 0,1875. W moim przykładzie 16 cali * 0,1875 = 3,0 cale. Aby określić długość skrzydła, pomnóż średnicę lenz2 razy 0,4. W tym przypadku 16 cali * 0,4 = 6,4 cala. Długość boku A wynosi 6,4 minus 1,5 lub 4,9 cala. Będę tworzyć nową instrukcję, która uwzględni ten projekt w lenz2, który napędza generator minigenów

Krok 4: Wytnij żebra

Będziesz potrzebował trzech żeber, aby połączyć dwa końce każdego skrzydła. Długość tych żeber zależy od tego, jak wysokie mają być skrzydła. Wybrałem 21 , ponieważ myślałem, że mogę zamontować na całej osi pionowej pręta.

Żebra powinny mieć głębokość 0,5 cala i szerokość 1 cala oraz dowolną długość (21 cali w moim projekcie). Będziesz wycinać nacięcia o wymiarach 0,5 cala x 1 cal w końcowych elementach, w których zadokujesz żebra. że odrysujesz koniec jednego z żeber na kartce, którą możesz wykorzystać jako szablon do rysowania na końcach. Możesz zmierzyć prostokąt, ale śledząc go, możesz mieć pewność, że nacięcia będzie wystarczająco duży.

Krok 5: Przygotuj elementy końcowe

Użyj kartonowego szablonu o wymiarach 0,5" x 1" do nacięć żeber, aby narysować trzy nacięcia na każdym elemencie końcowym. Dwa nacięcia będą po jednej stronie i jedno po drugiej.

Po każdej stronie końcówki w najszerszym miejscu będzie wycięcie. Ponieważ będzie to zakrzywienie, upewnij się, że głębokość każdej strony szablonu jest całkowicie dopasowana do końcówki. Zapewni to, że ściągacz będzie zrównany z zewnętrzną krawędzią końcówki. Po jednej stronie końcówki w pobliżu spiczastego końca narysuj wzór, który znajduje się około jednego cala od punktu. Prostokąt będzie równoległy do skośnego boku. Strona z dwoma nacięciami będzie tylną stroną skrzydła (strona zwrócona do środka turbiny). Wytnij nacięcia wyrzynarką.

Krok 6: Zaplanuj kąt skrzydła

Zaostrzony koniec każdego skrzydła zostanie obrócony o 9 stopni do tyłu w kierunku środka turbiny pod kątem 9 stopni, będąc równoległym do środka turbiny. Pomiar ten został empirycznie określony przez Eda Lenza. Wybrałem ten kąt i turbina wydawała się działać dobrze. Będziesz mieć możliwość regulacji kąta po zamontowaniu skrzydeł, jeśli poczujesz, że chcesz to sobie udowodnić.

Najpierw wywierć otwór w środku części stożkowej końcówki. Będzie to punkt, w którym spotykają się linie pionowe i poziome. Rozmiar otworu będzie średnicą śruby, której użyjesz do przymocowania go do rozpórki prowadzącej od osi środkowej. Gdzieś wzdłuż prostej części tylnej krawędzi końcówki (bok z dwoma nacięciami na żebra) narysuj linię w poprzek końcówki, która jest pod kątem prostym do boku. Od miejsca, w którym ta linia przecina tylną krawędź elementu końcowego, narysuj linię 9 stopni na prawo od tej linii 90 stopni (będzie to po stronie, która jest bliżej otworu). Ta linia będzie tą, z którą łączy się pręt łączący skrzydło z osią środkową. Jeśli nie masz kątomierza, przejdź do kroku 8, aby uzyskać łącze umożliwiające pobranie obrazu kątomierza. Zrób to ze wszystkimi sześcioma elementami końcowymi.

Krok 7: Złóż ramę skrzydła

Aby złożyć każde skrzydło, włóż żebro w odpowiednie nacięcia na górnej i dolnej końcówce. Upewnij się, że żebro nie wystaje poza górną i dolną część. Powinny być spłukane.

Po umieszczeniu żebra, wstępnie wywierć pojedynczy otwór przez żebro i w sklejce. Wkręć żebro na miejsce za pomocą wkrętu do drewna 1 . Możesz opcjonalnie przykleić te żebra na miejsce, ale nie jest to konieczne, chyba że budujesz turbinę, której faktycznie zamierzasz używać na zewnątrz do wytwarzania energii elektrycznej. Dołącz pozostałe dwa żebra, aby uformować skrzydło.

Krok 8: Przymocuj skórę skrzydeł

Okrągła część skrzydła i tylna strona (strona z dwoma żebrami) pokryta jest jakimś rodzajem skóry. Zdecydowałem się na użycie aluminiowego materiału do obróbki blacharskiej, który mi pozostał. Możesz mieć inny rodzaj materiału, który może zadziałać.

Moja rolka migania miała 6 cali szerokości. Odkryłem, że jeśli wytnę dwa kawałki 6" x 21", mogę zakryć krawędź natarcia i tył każdego skrzydła. Udało mi się przymocować jeden kawałek obróbki blacharskiej od jednego żebra do drugiego wokół krawędzi natarcia. Każdy element zakotwiczyłem kilkoma metalowymi śrubami. Niektóre z nich weszły w żebra, a inne w krawędź końcówki ze sklejki. Następnie przymocowałem drugi kawałek kołnierza do tylnej części skrzydła, wkręcono je w tylne żebra. Ten fragment kołnierza może trochę zachodzić na ten, który krąży wokół krawędzi natarcia. Zrób to dla wszystkich trzech skrzydeł. Teraz jesteś gotowy, aby przymocować skrzydła do osi środkowej.

Krok 9: Przygotuj rozpórki i środkowe dyski

Skrzydła zostaną przymocowane do osi środkowej (wszystkich prętów) za pomocą dwóch kółek ze sklejki i rozpórek, które łączą je z górną i dolną częścią skrzydeł. Wytnij dwa 8-calowe koła z półcalowej sklejki. Używając kątomierza pełnego okręgu (pobrałem jeden z https://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/thumb/0/0f/Protractor1.svg/531px-Protractor1.svg.png) zaznaczyłem linie na każdym okręgu które były oddalone od siebie o 120 stopni. Będą to linie, którymi rozpórki wychodzą na skrzydła. Wywierć otwór w środku każdego z kół. Ten otwór będzie miał taką samą średnicę jak wszystkie pręty gwintowane. W przypadku rozpórek, które łączą koła ze skrzydłami, masz wiele możliwości wyboru. Najłatwiej byłoby po prostu zrobić je z drewna. Zdecydowałem się na użycie drewna na dolne rozpórki (ponieważ nie byłem pewien, czy metalowy pasek, który kupiłem, utrzyma ciężar. Na górę kupiłem 4-metrowy kawałek ocynkowanego metalu, który miał wybite otwory wzdłuż środka linia paska metalu. Przyciąłem rozpórki na długość 11 cali. Następnie umieściłem koniec każdej rozpórki 1 cal od środka koła wzdłuż jednej z linii 120 stopni. Wywierciłem dwa otwory w rozpórce i jeden przez krąg ze sklejki. Przykręciłem je mocno na miejscu. Około jednego cala od drugiego końca rozpórki wywierciłem otwór o tej samej średnicy co otwór w końcówce.

Krok 10: Zamontuj skrzydła na osi środkowej

Nakręć nakrętkę 0,5 cala na dolną część osi (pręt do wszystkich gwintów), tak aby znajdowała się około 2,5 cala od końca. Wsuń jeden z dysków ze sklejki od dołu osi do miejsca, w którym spotyka się z nakrętką. Następnie wkręć kolejną nakrętkę w górę pręta w miejscu, w którym spotyka się z dyskiem. Obróć dwie nakrętki do siebie, aby dysk mocno przylegał do osi.

Przymocuj drugi dysk do drugiego końca osi. Być może trzeba będzie dostosować położenie dysków, aby pasowały do wysokości skrzydeł, a także pozostawiły miejsce na przymocowanie osi do generatora lub innej konstrukcji. Zauważ, że nad górną częścią środkowego dysku wystaje bardzo mało osi. Zdecydowałem się wykonać 21-calowe skrzydła na 24-calowej pręcie osi. To był błąd. Z perspektywy czasu sugeruję, aby skrzydła były krótsze, aby mieć znacznie więcej osi wystającej z dołu i góry, co zapewnia elastyczność w montażu całej turbiny do generatora lub innej konstrukcji. Prawdopodobnie wybrałbym 18 cali. Teraz możesz zamontować skrzydła. Z zakrytą stroną skrzydła zwróconą w kierunku osi, przykręć rozpórki do końcówek. Mogą być dość ciasne, ale wystarczająco luźne, aby można je było obracać. Teraz wyrównaj górną rozpórkę z narysowaną linią 9 stopni, a następnie dokręć górną i dolną nakrętkę. To ustawienie skrzydeł w kierunku osi środkowej o odpowiednią wartość. Zrób to z pozostałymi dwoma skrzydłami. Turbina jest gotowa do zamontowania na generatorze lub innej konstrukcji.

Krok 11: Zamontuj turbinę na generatorze

Jakoś będziesz musiał zamontować turbinę do generatora lub ewentualnie jakiegoś wspornika, który pozwoli jej swobodnie się obracać. W tym projekcie zamontowałem go na 24 woltowym silniku prądu stałego, który uratowałem z kosiarki na baterie. Silnik służył do obracania nożem kosiarki. Silnik ma na jednym końcu złącza widełkowe plus i minus, a z drugiej wystający wał. Niestety wał miał średnicę pół cala z drobnym gwintem. To sprawia, że bardzo trudno jest łączyć z czymś w rodzaju pręta allthread z półcalową grubą nicią. Sposób, w jaki rozwiązałem problem, polega na przykręceniu wspornika w kształcie litery L do wału silnika. Potem użyłem kawałka metalu, który uratowałem ze starego rumpla. Ma kształt litery U i ma otwory z boku oraz gwintowany otwór na górze. Gwint to półcalowy gwint grubozwojny, idealny do montażu pręta allthread. Na koniec przykręciłem złącze w kształcie litery U do wspornika L. Wyciąłem otwór w kawałku sklejki wystarczająco duży, aby włożyć silnik. Po włożeniu silnika do sklejki przykręciłem go. Aby wypróbować turbinę, położyłem całość na ciężkim drewnianym pudle.

Krok 12: Demonstracja turbiny

Na filmach widać, że turbina kręci się bardzo dobrze przy dość silnym wietrze, który wiał. Szacuję, że było to około 15 mil na godzinę. Działało tak dobrze, że musiałem chwilowo przywiązać turbinę do skrzyni, żeby się nie przewróciła. Widać wyraźnie, że kręci się bardzo szybko, ale też podskakuje. Powodem tego jest to, że mocowanie turbiny do silnika nie jest idealne. Jest nieco zepsuty i nigdy nie można tego poprawić w tej konfiguracji. Czy generuje energię elektryczną? Smutno powiedzieć, niewiele. Problemem jest silnik. Nie mam pojęcia o konstrukcji silnika. Zauważysz drut prowadzący z turbiny na zdjęcie. Jest to przedłużacz z odciętą męską końcówką i przymocowany do silnika. Dzięki tej konfiguracji mogę włożyć sondy z multimetru do żeńskiego końca. Okazuje się, że ledwo wytwarzam 1 wolt przy bardzo szybkiej turbinie. To jest punkt, w którym należy rozpocząć kolejny projekt. W Internecie toczy się wiele dyskusji na temat tego, jak zbudować własny generator. Możliwe jest również użycie odpowiedniego rodzaju generatora samochodowego lub czegoś z pralki. Jeśli nie masz na myśli generatora, proponuję przetestować swoje dzieło, montując turbinę na jakiejś konstrukcji, gdzie wiatr ją złapie. Może to być drewniana rama lub coś z rury PCV. W ten sposób możesz sprawdzić, czy projekt działa i czy musisz dokonać korekty kąta skrzydeł. Możesz także zmierzyć, jaka prędkość wiatru jest potrzebna do uruchomienia turbiny. Jeśli interesuje Cię, jaki jest średni wiatr w Twojej okolicy, możesz odwiedzić aplikację, którą mam na mojej stronie internetowej, która pozwoli Ci wybrać stację pogodową NOAA w Twojej okolicy i zobacz wykres wiatru, temperatury i ciśnienia z ostatnich 24 godzin. Moja aplikacja wykreśla te dane i podaje je w tabeli. To, czego chcesz, to średnia prędkość wiatru w ciągu ostatnich 24 godzin. Jeśli okresowo odwiedzasz swoją ulubioną lokalizację, będziesz mógł zauważyć, jak zmienia się średnia. Link to: