Вятърни мелници: тяхната конструкция за електричество. Какво е това и как работи? Устройството, описанието на остриетата. За какво са мелниците?

2024 Автор: Beatrice Philips | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-09 13:06

Да знаете всичко за вятърните мелници, какво представлява и как работи, е необходимо не само от празен интерес. Устройството и описанието на остриетата не са всичко, трябва да разберете за какво служат мелниците. Достатъчно е да се каже за вятърните мелници и тяхното изграждане за електричество, за друга икономическа стойност.

История на произхода

Мелниците са създадени по времето, когато започва масовото отглеждане на пшеница и други зърнени култури. Но те не можеха веднага да използват силата на вятъра, за да завъртят конструкцията. В древни времена колелата са се въртели от роби или теглещи животни . По -късно започват да създават воденици. И накрая, в края на краищата, вече имаше вятърна конструкция.

Въпреки очевидната си простота, в действителност, напротив, тя е много сложна . Стана възможно създаването на такъв продукт само когато се вземе предвид натоварването от вятъра и с правилния избор на продължителността на механизма за конкретна задача. И тези задачи бяха много разнообразни - както цепене на дърва, така и изпомпване на вода. Най -ранните модели - „кози“- са построени по същия начин като дървена къща.

Тогава се появиха така наречените шатрови мелници, които имат фиксирано тяло, само върхът с главния вал се върти.

Такива модели могат да задвижват 2 воденични камъка и затова се отличават с повишена производителност . Мелницата се смяташе за типичен, а не само за утилитарен инструмент. Придаваше й се голямо значение в митовете, легендите и приказките. Няма държави, в които такива идеи да липсват. Имаше различни мотиви за митове: хора, имунизирани по време на изграждането на основата, духове, живеещи в мелницата, скрити съкровища, мистериозни подземни проходи и т.н.

Устройство и принцип на действие

Вятърната мелница работи, защото въздушните течения действат върху лопатките и ги привеждат в движение. Този импулс отива към прехвърлящото устройство, а през него - към действителната работна част на мелницата. При по -старите модели лопатките бяха увеличени до няколко метра . Само по този начин беше възможно да се увеличи зоната на контакт с въздушните течения. Стойността се избира в съответствие с основната функция и необходимата мощност.

Ако мелницата е проектирана с най -големите остриета, тогава тя може да смила брашно . Това е единственото решение, което осигурява ефективно усукване на тежки воденични камъни. Подобренията в дизайна станаха възможни чрез разработването на аеродинамични концепции. Съвременното технологично развитие дава възможност да се осигури добър резултат дори при относително скромна зона на контакт с вятъра.

Непосредствено зад лопатките във веригата има скоростна кутия или друг трансмисионен механизъм . В някои модели това се оказа вал, върху който са монтирани остриетата. Другият край на вала беше оборудван с инструмент (агрегат), който изпълняваше работата. Въпреки това, въпреки своята простота, този дизайн постепенно беше изоставен.

Оказа се, че е много опасно и ненадеждно и е нереалистично да се спре работата на мелницата, дори и в най -сериозния случай.

Версията на скоростната кутия се оказа много по -ефективна и елегантна . Скоростните кутии преобразуват импулса от въртящите се лопатки в полезна работа. И си струва да изключите частите на скоростната кутия, можете бързо да спрете работата. Следователно механизмът не се върти напразно и дори рязкото увеличаване на вятъра не е толкова страшно. Важно: сега мелниците се използват изключително за електричество.

Но дори появата на първите мелници беше истинска революция в технологиите. Разбира се, днес 5 - 10 литра. с.на крилото изглеждат с напълно "детски" размер. Въпреки това, в епоха, когато имаше не само моторолери, но и няколко века преди парните локомотиви, това се оказа огромно постижение. През XI-XIII век човекът получава власт, която е била недостъпна в предишната епоха . Захранването на икономиката веднага се увеличи значително и затова в много отношения стана възможен рязък ръст на европейската икономика през този период.

Предимства и недостатъци

Най -удобно е да сравните вятърна мелница с воден аналог. Водната структура има дълга история и е независима от промените на вятъра. Водните течения са много по -стабилни. Можете също така да използвате силата на отлив и отлив, която е напълно недостъпна за вятърна турбина . Тези обстоятелства доведоха до факта, че разпространението на водни мелници е било многократно по -високо във всички държави от Средновековието.

Силата на вятъра за смилане на зърно, както вече беше споменато, започна да се прилага по -късно . В допълнение, това решение води до значителни допълнителни разходи. Въпреки това в Холандия през 15 -ти век и особено от началото на 17 -ти век са оценени и други предимства на вятърните мелници. Те бутаха вериги с черпаци, които премахваха подземните води. Без това нововъведение би било невъзможно да се развие значителна част от територията на съвременна Холандия.

В допълнение, вятърната мелница може дори да стои на сухо място и да не бъде вързана за водно тяло.

В Холандия вятърните мелници станаха популярни по друга причина .- почти непрекъснато духат западни ветрове, пренасящи въздух от Атлантическия океан към Балтийско море. Следователно нямаше специални проблеми както с ориентацията на остриетата, така и с използването на технология. В днешно време е най -подходящо да се сравняват вятърните мелници с водни мелници не по отношение на качеството и способността за смилане на зърно, а по отношение на годността за производство на електроенергия. Стабилността на захранването намалява, цената на енергията на мрежата се увеличава и затова е толкова важно да изберете типа, който ви подхожда.

Вятърните паркове работят на практически безкрайни ресурси . Докато Земята има атмосфера и слънцето осветява планетата, ветровете няма да спрат. Такива устройства не замърсяват околната среда, тъй като за разлика от дизеловите и бензиновите системи не отделят токсични вещества. Невъзможно е обаче да се нарече вятърна електроцентрала напълно екологична, защото създава много шум, а в редица държави те дори налагат законови ограничения за нея. И накрая, вятърната мелница не може да работи нормално през сезоните на миграция на птици.

В Русия все още няма ограничения за шум или календар . Но те могат да се появят по всяко време. И във всеки случай вятърна електроцентрала - както модерна вятърна мелница, така и класическа мелница - не може да бъде разположена в непосредствена близост до жилищата. В допълнение, реалната ефективност се определя от сезона, времето на деня, времето, терена; всичко това влияе пряко върху дебита на въздуха и ефективността на неговото прилагане.

Друг недостатък на вятърната електроцентрала е вече отбелязаната нестабилност на вятъра. Използването на батерии частично решава този проблем, но в същото време усложнява системата и я оскъпява. Понякога е необходимо допълнително да се използват и други източници на енергия . Но вятърната мелница се инсталира бързо - като се вземе предвид подготовката на сайта, това ще отнеме не повече от 10-14 дни. За такова инсталиране се изисква много място, особено като се има предвид разстоянието на остриетата и пространството, което трябва да бъде свободно от съображения за безопасност.

Преглед на типа

Вятърните мелници за производство на мелене на брашно са работили с 1 или 2 воденични камъка. Обръщането към вятъра става по два начина - чрез портална и тазобедрена . Порталната техника означава, че цялата мелница е напълно завъртяна около дъбовия дървен стълб. Този стълб е монтиран в центъра на тежестта, а не симетрично спрямо тялото. Обръщането към вятъра изразходваше много енергия и затова беше много трудно.

Традиционно порталните мелници са оборудвани с едностепенна механична трансмисия . Тя ефективно завъртя конусния вал. Бок мелницата също е направена по портален метод. По -перфектен вариант е схема за палатка (известна още като холандска). В горната част сградата беше оборудвана с люлееща се рамка, която поддържаше колелото и беше увенчана с четирискатен покрив.

Поради леката конструкция, обръщането към вятъра става с много по -малко усилия . Вятърното колело може да има много голямо напречно сечение, тъй като е повдигнато на голяма височина. В повечето случаи палатковата мелница беше оборудвана с двустепенна трансмисия. Междинната структура е от мелница тип колчан. В него завъртащият кръг е разположен на височина 0,5 от тялото, важен подвид е дренажна мелница.

Скоростта на вятърната мелница в миналото е била ограничена от силата на предавателното устройство. Ограниченията бяха свързани с дървени зъбни колела и тарсус. В резултат на това е невъзможно да се увеличи коефициентът на приложение на вятърната енергия (ефективност). Самите зъби и джобовете за тях са направени по шаблон от висококачествена суха дървесина. Подходящи за тази цел:

• акация;
• Бреза дърво;
• габър;
• бряст;
• клен.

Джантата на главния вал е направена от бреза или бряст. Дъските бяха разположени на два слоя. Отвън джантата беше внимателно подрязана в кръг; за задържане на спиците са използвани болтове. Същите болтове помогнаха за затягане на дисковете. Основното внимание при подобряването на дизайна беше обърнато на изпълнението на крилата.

В доста стари мелници крилата решетки бяха покрити с платно . Но по -късно същата функция беше успешно изпълнена от дъските. Установено е също, че смърчовите дъски стоят по -добре. Първоначално крилата са създадени с постоянен клиновиден ъгъл на острието, който варира от 14 до 15 градуса. Създаването им е доста просто, но твърде много енергия от вятъра е загубена.

Използването на спирално острие направи възможно увеличаването на ефективността до 50% в сравнение с по -старата версия . Променливият ъгъл на клин в върха варираше от 1 до 10, а в основата от 16 до 30 градуса. Една от най-модерните опции е с полупрозрачен профил. Към края на периода на шатровите мелници те бяха построени почти изключително от камък. В някои случаи, разбира се, вятърната система беше свързана с водна помпа, което направи възможно напояването на земята.

В най -ранния тип такива конструкции, като например в мелниците за брашно, беше възможно да се намали площта на крилата чрез частично премахване на платното или отваряне на щорите. Това решение направи възможно предотвратяването на щети дори при засилен вятър. Но все пак имаше проблем с нискоскоростна вятърна турбина с голям брой лопатки или с голяма ширина на крилото. Причината е съвсем очевидна - това е много сериозен, разочароващ момент. Решението е намерено от немската компания Kester, която произвежда вятърното колело на Adler с минимум лопатки и значително разстояние между тях; този дизайн вече имаше средна скорост.

Още по -усъвършенстваните дизайни на смукателната страна на крилата са оборудвани със специални клапани . Следователно настройката се извърши автоматично, което осигури възможно най -висока производителност. В работно състояние задържането на клапаните се осигурява от пружина. Всичко беше проектирано така, че поради тези клапани, дори при активно движение, нямаше силна съпротива. Ако зададената скорост е превишена поради центробежна сила, клапаните се завъртат.

В същото време съпротивлението на въздушния поток се увеличи, използва се много по -малко гладко и не толкова ефективно, колкото обикновено. Но обикновено беше възможно да се намали моментът на напрежение. През 18 и 19 век вятърните мелници вече са били използвани по цялата планета . Те престанаха да се произвеждат по полу-занаятчийски методи, започнаха да произвеждат многолопастни вятърни двигатели, направени от метал във фабрики. До края на 19 век само няколко модела са лишени от функциите за автоматично регулиране на скоростта на усукване и твърдо фиксиране на колелото по посока на двигателя.

В индустриално развитите страни вече се правят стотици хиляди комплекти за мелници годишно .… Производството на подобрени икономични модели, предназначени предимно за производство на електроенергия, също започна. Мощността на такива системи е сравнително ниска, обикновено не надвишава 1 kW, най-често се предвиждаше да бъдат оборудвани с колела с 2-3 лопатки. Връзката с генератора се осъществява чрез редуктор. За съхранение на енергия в такива системи бяха използвани батерии с малък и среден капацитет.

Характеристики на конструкцията

За да изградите мелница, трябва да вземете предвид редица нюанси.

Избор на седалки

Важно е да се има предвид въртенето на остриетата. Следователно в близост не трябва да има външни сгради и конструкции. Препоръчително е да изберете плоска площ, в противен случай сградата може да бъде изкривена. Мястото е изчистено от цялата растителност и други смущаващи неща . Те също така вземат предвид как всичко ще изглежда външно.

Инструменти и материали

Можете дори да изградите вятърна мелница от шперплат, здрава пластмаса или метал. Никой също не забранява комбинирането им. Но въпреки това класическият подход е оптимално съчетан с използването на дървена дъска, дървен материал, шперплат. Полиетиленът се използва за хидроизолация и покривен материал за покрива. Ето защо имаме нужда и от чукове и пирони, свредла, триони и други инструменти за строителство на дърво: ренде, ъглошлайф, кофи и четки.

Фондация

Въпреки декоративността на повечето вятърни мелници, строителната схема все още включва подготовката на основата. Изкопаването на дупка и изливането на хоросан не е задължително. Достатъчно е да използвате оформлението на бар или трупи . Обикновено дизайнът е близък до трапецовидна форма. Вътрешната и външната рамка са свързани с помощта на вертикални стойки, поставени под определен ъгъл.

Стени и покрив

Когато покривате конструкцията, обърнете внимание на отворите на прозорци и врати. Точката на монтиране на острието също е критична . Вратите се монтират с помощни крепежни елементи. Гредите с остриета могат да бъдат подсилени с прът. Тапицерията е възможна с всеки материал, който осигурява херметически запечатана повърхност, най -цветното е дърво.

Формата на покрива се избира индивидуално . Гладкото и равно покритие не е по -лошо от ъгъла. Слой покривен материал ще осигури достатъчна хидроизолация. Предният покрив се получава с помощта на дъски или шперплат. Няма нужда да използвате повече декоративни покрития.

Монтаж на вятърен генератор

Мелницата трябва да бъде поставена на сухо, подготвено място. Котвите се използват според нуждите, за да се осигури твърдостта на котвата. Не забравяйте да проверите със закони и разпоредби, за да нямате проблеми. Във всеки случай се спазват и препоръките за електрическа безопасност и заземяване . Необходимо е да свържете генератора чрез проводници на определена секция и в "улична" изолация.

Най -известните стари мелници

Родоските мелници, разположени в близост до пристанището Мандрнаки, натрошават зърно за много дълго време, което се доставя директно до пристанището по море. Първоначално те са били 13, според други източници - 14. Но само 3 са оцелели до наше време и са запазени като паметници. На остров Оланд ситуацията е приблизително същата - вместо 2000 мелници са оцелели само 355 . Те бяха демонтирани в началото на миналия век, защото нуждата изчезна, за щастие оцеляха най -красивите сгради.

Заслужава да се отбележи също:

Zaanse Schans (северно от Амстердам)

мелниците на островите Миконос

град Консуегра

мрежата на мелницата Kinderdijk