Как сделать лопасти для ветрогенератора своими руками

Домашние ветряные электростанции – независимый альтернативный способ получения электроэнергии.

Установка такого оборудования позволяет существенно снизить траты на электричество при условии, что в местности присутствуют ветра хотя бы от 4 м/с.

А чем выше скорость ветра, тем большее количество энергии вырабатывается устройством.

В этой статье будет рассмотрен пошаговый план изготовления лопастей ветрогенератора своими руками.

Ветряные электростанции

Существует множество вариантов конструкции ветрогенераторов, для классификации которых есть базовые признаки:

расположение вращательной оси: вертикальное и горизонтальное;
количество лопастей: чаще от 1 до 6, но бывают варианты и с большим количеством;
тип вращательной лопасти: в виде крыла или паруса;
материал для изготовления лопасти: дерево, алюминий, ПВХ;
конструкция винтового колеса: с фиксированным или переменным шагом.

Продуктивность работы ветрогенератора в большей степени зависит от лопастей: от того, насколько правильно рассчитаны их размеры и количество, и удачно ли подобран материал для изготовления.

Сделать лопасти своими руками не составит труда, но перед тем, как начать работу, нужно изучить некоторые факты:

Чем длиннее лопасти, тем легче они поддаются движению ветра, даже самого слабого. Однако большая длина будет замедлять скорость вращения ветряного колеса.
На чуткость ветряного колеса влияет и количество лопастей: чем их больше, тем проще будет запускаться вращение. При этом показатели мощности и скорости будут снижаться, а значит, такое устройство непригодно для выработки электроэнергии, но отлично подойдет для подъемных работ.
От диаметра и скорости вращения ветряного колеса зависит уровень шума, исходящего от устройства. Это нужно учитывать при установке ветрогенератора вблизи жилых домов.
Большее количество энергии от ветра можно получить, установив ветряк как можно выше над уровнем земли (оптимально от 6 до 15 м). Поэтому зачастую установка происходит на крыше здания или на высокой мачте.

Готовые лопасти для ветрогенератора

Инструкцию по изготовлению коптильни из бочки содержит следующая наша статья.

Создание лопастей поэтапно

При самостоятельном проектировании лопастей необходимо учитывать следующее:

Для начала нужно определиться с формой лопасти. Для домашнего горизонтального ветрогенератора более удачной считается форма крыла. Благодаря своему строению она имеет меньшее аэродинамическое сопротивление. Такой эффект создается за счет отличия площадей внешней и внутренней поверхностей элемента, и поэтому появляется разница давления воздуха на стороны. Форма паруса имеет большее сопротивление и поэтому менее эффективна.

Так выглядит сопротивление ветра с разными моделями лопастей

Дальше нужно определиться с количеством лопастей. Для местности, в которой присутствуют постоянные ветра, можно использовать быстроходные ветрогенераторы. Таким устройствам достаточно 2-3 лопастей для максимальной раскрутки двигателя.При использовании такого устройства в безветренной местности оно будет неэффективным, и будет просто простаивать в спокойную погоду. Еще одним недостатком трехлопастных ветрогенераторов является высокий уровень шума, по звуку напоминающий вертолет. Такая установка не рекомендуется вблизи густо заселенных домов.

Для наших широт, со слабыми и средними ветрами, лучше подойдут пяти- и шестилопастные ветряки, что позволит им улавливать слабый поток ветра и поддерживать стабильную работу двигателя

Расчет мощности ветряного устройства. Невозможно рассчитать точный показатель, поскольку мощность напрямую будет зависеть от погоды и движения ветра. Но существует прямая зависимость между диаметром ветряного колеса с количеством лопастей и мощностью оборудования.

Данные приведены для средней скорости ветра 4 м/с (для увеличения нажмите на картинку)

Разобравшись с данными в таблице и поняв взаимосвязь, можно с помощью создания правильного винтового колеса влиять на мощность будущей конструкции

Выбор материала для создания лопастей. Выбор материалов для создания лопастей достаточно широк: ПВХ, стекловолокно, алюминий и др. Однако каждый из них имеет свои плюсы и минусы. Остановимся на выборе материала более подробно.

Лопасти для ветрогенератора из стеклопластика

Лопасти из ПВХ-трубы

При подборе правильного размера и толщины труб, полученное колесо будет обладать высокой прочностью и эффективностью. Следует учитывать, что при сильных порывах ветра, пластик недостаточной толщины может не выдержать нагрузку, и разлететься на мелкие кусочки.

Для того чтобы обезопасить конструкцию, лучше уменьшить длину лопастей и увеличить их количество до 6. Для получения такого количества деталей как раз хватит одной трубы.

Для создания лопасти нужно взять трубу с минимальной толщиной стенки 4 мм и диаметром 160 мм, и нанести с помощью готового шаблона и маркера разметку будущих элементов.

Для того чтобы не допустить ошибки при самостоятельных расчетах, лучше воспользоваться готовым шаблоном, который легко можно найти в интернете. Поскольку без специальных знаний в этом деле не обойтись.

После порезки трубы полученные элементы нужно зашлифовать и скруглить по краям. Чтобы соединить лопасти, изготавливается самодельный стальной узел, с достаточной толщиной и прочностью.

Алюминиевые лопасти

Такая лопасть прочнее и тяжелей, а значит, и вся конструкция, удерживающая винт, должна быть массивней и устойчивей. К последующей балансировке колеса тоже нужно отнестись с повышенным вниманием.

Чертеж стандартного алюминиевого элемента для шестилопастного колеса

По представленному шаблону из листа алюминия вырезается 6 одинаковых элементов, к внутренней стороне которых нужно приварить втулки с резьбой для дальнейшего крепления.

К соединительному узлу нужно приварить шпильки, которые будут соединяться с подготовленными на лопастях втулками.

Для того чтобы улучшить аэродинамические свойства такой лопасти, ей нужно придать правильную форму. Для этого ее нужно прокатать в неглубокий желоб так, чтобы между осью прокрутки и продольной осью заготовки образовался угол 10 градусов.

Лопасти из стекловолокна

Преимуществом этого материала является оптимальное соотношение массы и прочности, в сумме с аэродинамическими свойствами. Но работа со стеклотканью требует особого мастерства и большого профессионализма, поэтому в домашних условиях такое изделие создать сложно.

Лопасти из стекловолокна

Можно сделать вывод, что наиболее подходящий материал для самостоятельной сборки ветряного колеса – ПВХ-труба. Она сочетает в себе прочность, легкость и хорошие аэродинамические характеристики. Причем, это очень доступный материал, а с работой справится даже новичок.

Из этого видео Вы узнаете, как сделать лопасти для ветрогенератора своими руками:

Как сделать лопасти для ветрогенератора

Лопасти для ветрогенератора своими руками, форма, размер, площадь и количество лопастей, фото, видео изготовления лопастей.

При самостоятельном изготовлении ветрогенератора, очень важно правильно подобрать форму, размер и количество лопастей, от этого зависит эффективность работы генератора.

Какую форму лопастей выбрать для ветрогенератора.

Для ветрогенераторов с горизонтальным размещением ротора можно использовать два типа лопастей с формой паруса и формой крыла.

Парусный тип лопастей (по форме напоминает ветряную мельницу) из-за своей прямой формы имеет большое аэродинамическое сопротивление, что делает его менее эффективным и довольно шумным в работе.

Наиболее удачной формой лопастей считается форма крыла (по форме лопасть напоминает крыло самолёта), такой тип лопасти имеет гораздо меньшее аэродинамическое сопротивление, больший КПД и издаёт меньше шума при работе.

Поэтому для ветрогенератора с горизонтальным ротором рекомендуется устанавливать лопасти в форме крыла.

Как определить количество лопастей для ветрогенератора.

Прежде всего, нужно определиться с количеством лопастей. На быстроходные, ветрогенераторы устанавливается минимальное количество лопастей 2 – 3, это позволяет максимально раскручивать ротор генератора, но устанавливать быстроходные генераторы можно только в районах с постоянными ветрами, например на берегу моря.

В условиях средней полосы страны преобладают слабые ветра, и если установить быстроходный ветряк, то он будет малоэффективным.

2 — 3 лопастный ветряк будет хорошо раскручиваться при сильном ветре, а при слабом он будет просто стоять.

На ветрогенераторы с 2 – 3 лопастями очень сильно идёт нагрузка от воздействия центробежной силы, такие ветряки способны раскручивать лопасти до скорости полёта пули, если лопасть сломается, то может отлететь и нанести травму человеку.

К тому же 3 лопастные ветряки очень сильно шумят, их не рекомендуется устанавливать возле жилых домов, при сильных порывах ветра такой ветрогенератор издаёт звук пролетающего вертолёта.

В средней полосе страны, где преобладают слабые и средние ветра практичней устанавливать низко оборотистые ветрогенераторы. Для таких генераторов оптимально использовать 5 – 6 лопастей в форме крыла. Такое количество лопастей позволяет ветряку ловить слабый поток ветра и стабильно работать на низких оборотах.

Как рассчитать размер и площадь лопастей для ветряка.

Рассчитать оптимальный размер лопастей можно по приведённой таблице.

Большинство разработчиков самодельных ветряков рекомендуют изготовлять ветряк диаметром примерно 2 метра, это оптимальный размер который позволяет самостоятельно обслуживать ветрогенератор.

Как сделать лопасти для ветрогенератора из ПВХ трубы.

Для ветрогенератора можно изготовить лопасти из пластиковой трубы. Для этого рекомендуется использовать ПВХ трубу для напорного трубопровода диаметром 160 мм, обычные трубы для безнапорной канализации использовать нельзя, при сильном ветре они сломаются.

На трубе рисуем маркером контур шаблона лопасти.

Вырезаем заготовку пилой или электро-лобзиком.

Заготовки обрабатываем шлифовальной машинкой, сглаживаем углы и края лопастей.

Лопасти из ПВХ трубы отлично подходят для небольших самодельных ветрогенераторов с диаметром ветроколеса не более 2 метров.

Изготовление лопастей для ветрогенератора своими руками: технические подробности для домашних умельцев

Дата публикации: 17 мая 2019

Самодельный ветрогенератор не уступает моделям промышленного производства по своим эксплуатационным параметрам. Зато его стоимость в разы дешевле. При желании можно изготовить конструкцию и лопасти для ветрогенератора своими руками, разобравшись в разнообразии материалов и выбрав оптимальный вариант с учетом желаемых характеристик.

Типы и преимущества различных форм самодельных лопастей для ветрогенератора

Современные материалы позволяют с легкостью изготовить конструкцию парусного или крыльчатого типа. Первые напоминают формой крылья ветряной мельницы – плоские прямые отрезки материала. Изготовить их можно из листа фанеры, алюминия или прочного пластика. Но такая форма имеет существенный недостаток. Она не задействует в кручении лопастей аэродинамические силы, дающие дополнительную мощность, а использует только силу давления потока воздуха. Результат – относительно невысокая производительность и переработка в электроэнергию не более 10% энергии ветра.

Гораздо большей эффективностью обладает крыльчатый профиль. Разница площади наружной и внутренней поверхности лопасти для ветрогенератора из пвх трубы позволяет потоку воздуха с неодинаковой силой воздействовать на противоположные стороны устройства. Возникающий при этом аэродинамический эффект увеличивает КПД ветрогенератора и дает увеличенный выход электроэнергии.

Особенности изготовления лопастей для ветрогенератора своими руками из различных материалов

Особенности формы лопасти и эффективность ветрогенератора во многом определяют использованные материалы. В числе наиболее распространенных:

Представлены в продаже в широком ассортименте, что позволяет выбрать оптимальный вариант с учетом размеров будущей конструкции. Предпочтение стоит отдать изделиям для газопровода или канализации – их плотность позволит с легкостью выдержать даже сильные порывы ветра. Но стоит учесть, что центробежная сила усиливает нагрузку на лопасти пропорционально увеличению их длины. Края ветрогенератора вращаются со скоростью несколько сотен метров в секунду. И случайный разрыв трубы может стать причиной травмирования людей, находящихся поблизости.

Решением проблемы может стать уменьшение длины конструкции с одновременным увеличением их числа. Такая конструкция работает с меньшим шумом и уверенно вращается даже при слабом ветре. При выборе материала стоит обязательно учесть толщину трубы, от которой зависит плотность лопасти. Чертеж для лопастей ветрогенератора своими руками делается с использованием специальных таблиц, разработанных на основе практического опыта. Они помогут легко определить нужные параметры материала в зависимости от желаемого количества частей и их длины.

Обработка и формирование лопастей из ПВХ трубы займет минимум времени. По разметке вырезают отрезки нужной длины, после чего их рассекают вдоль и приоткрывают. Шлифование краев придает изделию более эстетичный и аккуратный вид, а также – способствует уменьшению уровня шума. Готовые части конструкции устанавливаются на стальную основу, толщина которой рассчитывается с учетом будущей ветровой нагрузки.

Алюминий

Основное преимущество алюминия, в отличие от прочих материалов для лопастей ветрогенератора, – повышенная прочность и стойкость на изгиб и на разрыв. Но увеличенный вес металла, по сравнению с пластиком, заставляет принять особые меры по усилению конструкции и тщательной балансировке колеса.

Изготовление лопастей выполняется в такой последовательности. Вначале из фанерного листа вырезается лекало, по которому высекаются заготовки конструкции. Формование в желобе глубиной 10мм придает изделиям крыльчатую форму с отличными аэродинамическими характеристиками. К каждой лопасти крепится втулка с резьбой, с помощью которой все детали собираются в единую конструкцию.

По мнению специалистов, этот материал представляет собой оптимальное сочетание характеристик для изготовления лопастей ветрогенератора своими руками. Легкий вес, высокая прочность и отличная аэродинамика – основные преимущества материала. Но его обработка в домашних условиях несколько затруднена. Вначале проектируют и вырезают матрицу из дерева. На одну из поверхностей наносят слой эпоксидной смолы и укладывают поверх отрез стеклоткани подходящего размера. Затем вновь выкладывают слой смолы и стеклоткани и повторяют такую последовательность три или четыре раза. Получившуюся заготовку высушивают в течение суток. Так изготавливается только половина детали.

Описанную процедуру следует повторить столько раз, сколько лопастей планируется установить на ветрогенератор. Готовые элементы соединяют эпоксидной смолой и внутрь помещают и проклеивают деревянную пробку с резьбовой втулкой для монтажа на металлическую основу конструкции.

Балансировка ветрогенератора

После сборки колесо ветрогенератора необходимо подвергнуть балансировке. Процедуру выполняют в условиях полного штиля, чтобы незначительные порывы ветра не исказили результаты настройки. Работы выполняются в такой последовательности:

Колесо укрепляют на высоте, достаточной для его свободного движения.
Движения колеса затормаживают, после чего конструкцию отпускают. В состоянии покоя колесо не должно шевелиться.
Затем конструкцию прокручивают на угол, равный результату от вычисления 360 / количество лопастей, и снова отпускают. Таким образом удается определить наиболее тяжелую часть колеса и привести ее вес в соответствие с массой других деталей. Важно, чтобы все лопасти вращались в одной плоскости – вертикальной или горизонтальной, не выходя за ее пределы.

Разобравшись с вопросом, как сделать лопасти для ветрогенератора своими руками, стоит уточнить основные аспекты обслуживания конструкции. Оно заключается в периодическом осмотре ветрогенератора и его основных креплений, чтобы подтянуть ослабленные резьбовые соединения. Защитить металл от коррозии поможет периодическое окрашивание конструкции. Если нарушена балансировка колеса, описанную выше процедуру следует повторить, приводя все лопасти к единому показателю массы.