Простейшая самоделка, позволяющая пощупать своими руками ветровую энергию, и даже применить ее для чего-то полезного. (делалось для детского сайта, так что некоторые пояснения даже в сокращенном здесь виде кому-то могут показаться излишними)
В качестве генератора нам понадобится моторчик от старого кассетного магнитофона или дисковода. Лучше всего найти мотор на напряжение повыше – 9 или даже 12 Вольт, тогда он и вырабатывать напряжение будет больше.
Винт нашего ветроагрегата лучше всего вырезать из дерева, ведь хорошо работающий винт имеет весьма замысловатую форму. Сделать такой вам вполне по силам.
1. Из дерева без сучков и больших прожилок смолы выпилите прямоугольный брусок размерами 280х30х12 мм. Довести толщину бруска до 12 мм будет удобнее рубанком или напильником с грубой насечкой – рашпилем. Затем точно отметьте центр бруска и просверлите в нем отверстие такого диаметра, чтобы в него туго входил вал моторчика, обычно 1,5 – 2 мм. При сверлении тщательно следите, чтобы дрель не была наклонена. Хорошо, если вам кто-то поможет – будет смотреть сбоку, не наклонили ли вы дрель на себя или от себя.
Теперь вставьте в отверстие кусок тонкой проволоки, на котором заготовка легко вращалась бы, и проверьте балансировку заготовки. Подточите половинку, которая перевешивает. Такую балансировку надо будет делать после каждого этапа изготовления. Если сделать одну общую балансировку только в конце, то ведь может оказаться, что лопасти сбалансированы, но одна вышла толще, но уже. Такой винт будет работать хуже.
2. Теперь выпилите лобзиком заготовку по этому чертежу. Будьте осторожны, когда пилка постепенно выходит из заготовки. Держите заготовку так, чтобы пилка не соскочила вам на руку. Доработайте, проверяя балансировку, контур заготовки напильником.
3. Далее уменьшим толщину заготовки до 6 мм на концах, как показано на этом чертеже.
4. Ну, а теперь приступим к формированию лопастей. Точно разметьте на верхней поверхности заготовки среднюю линию. Нам надо срезать дерево от нее до угла. Несколько пропилов здорово облегчат вам работу. Только не пропилите лишнего ни на одной, ни на другой стороне!
5. Нижнюю сторону лопасти надо будет срезать не до середины, а полностью по диагонали. Здесь вы так же можете себе помочь пропилами. Эту поверхность лопасти надо сделать плоской или даже лучше слегка вогнутой.
6. Проверяя балансировку, срежьте немного материала на середине верхней поверхности, чтобы получился плавный изгиб. И окончательно загладьте поверхность лопасти сначала шкуркой средней зернистости, а потом более тонкой. Кромку a можно слегка закруглить шкуркой, а кромка b должна сходить на нет, как клинок ножа. (отметим, что если вы будете делать винт для вентилятора или летающей модели, то обрабатывать эти кромки надо будет наоборот) Также слегка закруглите углы на концах лопастей.
Чтобы сделать поверхность винта более прочной, гладкой и негниющей, его лучше покрыть или мебельным нитролаком или бесцветным цапонлаком из радиомагазина. Правда, когда лак полностью высохнет и затвердеет, вы заметите, что поверхность дерева снова стала шероховатой («поднялась ворса»). Снова заполируйте винт мелкой шкуркой, и он станет лучше прежнего. Если вы предполагаете, что ваша установка будет долго работать и в дождь и в снег, то процедуру лакировки надо повторить еще 1-2 раза. Окончательно добейтесь точнейшей балансировки винта, подмазывая лаком легкую лопасть и прошкуривая тяжелую.
Подключите к проводам от ветрогенератора вольтметр или тестер. Расположите винт вогнутой стороной к ветру. Вы увидите, что наша система вырабатывает напряжение, сможете измерить его величину и определить полярность.
Несмотря на низкое выходное напряжение и невысокую мощность такой ветрогенератор все же можно применить для чего-то практически полезного. Есть немало устройств, питающихся от одного единственного Ni-MH аккумулятора. Вот, например, садовые фонарики на солнечных батареях.
Интересная и полезная вещь, но когда наступает осень, дни становятся короче, чаще приходит пасмурная погода, то дневной зарядки от солнечной батареи не хватает даже до полуночи, именно тогда, когда свет больше всего нужен. Ветровая подзарядка поправит дело. Вот только здесь нам будет важно сразу и без единой ошибки соединить В ПРАВИЛЬНОЙ ПОЛЯРНОСТИ ветрогенератор, аккумулятор фонарика и еще одну деталь. Напрямую ветрогенератор подключать к аккумулятору нельзя – в безветрие он станет наоборот садить аккумулятор, пытаясь работать мотором и вращать винт. Кроме того, ошибка в полярности подключения аккумулятора может привести не к зарядке, а наоборот – к его ускоренной разрядке. Ветроэлектростанцию с аккумулятором надо соединить через выпрямительный диод – радиодеталь, пропускающую ток только в одном направлении. Минусовый провод от генератора у нас будет идти напрямую, а плюсовый – через диод.
Очень хороши диоды Д311А. Они сделаны не из дешевого кремния, как большинство нынешних, а из германия. Из-за этого потери напряжения на них ниже. Ну, а если такового нет, то годятся любые маломощные выпрямительные диоды. Конденсатор - пленочный или бумажный (им полярность безразлична) на рабочее напряжение не меньше 150 В и емкость не меньше 0,1 мкф. Дело в том, что в цепях, где есть и обмотки и случаются прерывания контакта (а в моторах постоянного тока это есть) появляются короткие выбросы повышенного напряжения, которые могут повредить подключенные к таким устройствам приборы. Конденсатор погасит эти выбросы и немножко сгладит неравномерности тока от генератора.
Вот только если вы будете использовать старые диоды, то есть риск, что его кто-то спалил еще до вас. Хорошо бы его проверить.
К концам провода от нашей «ветроэлектростанции» подпаяйте кусочки жести размером примерно 5х12 мм. Хорошо паяется жесть от банок сгущенного молока, а также медная или бронзовая фольга. Просуньте их, соблюдая полярность, между контактами аккумулятора и батарейного отсека фонарика.
Заклейте на время солнечную батарею черной бумагой или непрозрачным картоном. Чтобы не запачкать фотоэлемент, клейте бумагу не к самой батарее, а к её обрамлению. «Увидев», что наступила темнота, фонарик зажжет свой светодиод. (не забудьте включить фонарик имеющимся на нем выключателем) Через какое-то время аккумулятор фонарика сядет и его светодиод погаснет или станет светиться совсем тускло. Вынесите подключенный к фонарику ветрогенератор на ветер и, если все сделано правильно, вы увидите, что светодиод снова зажжется. Освободив солнечную батарею, и используя одновременно солнце и ветер, вы сможете обеспечить фонарику более мощную и надежную зарядку.
А еще такую систему можно применить для питания часов. Сейчас есть множество настенных часов и будильников, работающих от одной 1,5 В батарейки. Многие из них нормально работают и от аккумулятора, хотя напряжение на нем и ниже – около 1,2 В. Если вы поставите в такие часы Ni-MH аккумулятор и проведете к нему провод от ветрогенератора, то вам уже не придется покупать новые батарейки или заряжать аккумулятор от розетки. Какого-нибудь часа свежего ветра хватит на несколько дней работы часов.
Примечание: в процессе разработки стало ясно, что крайне неудобно пытаться улавливать очень уж слабые дуновения. Система рассчитана на ветер в 6 м/с, умеренный или 3 - 4 балла по шкале Бофорта.