توربينات الرياح Lenz2: 12 خطوة (مع صور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:42

ستوضح لك هذه التعليمات كيفية بناء توربينات الرياح Lenz2 من المواد الموجودة في جميع أنحاء المنزل. تم تطوير التصميم واختباره بواسطة Ed Lenz من Windstuffnow.com:https://www.windstuffnow.com/main/lenz2_turbine.htm يبلغ طول Lenz2 VAWT (توربين الرياح الرأسي المحور) 4 أقدام وقطرها 3 أقدام. إنه في الأساس توربين من طراز Savonius ولكن مع صقل أن الأجنحة الثلاثة تتشكل لتوفير الرفع أيضًا بسبب تكوين دمعة. في الرابط أعلاه ، يصف لينز كيف وضع مقياسًا شموليًا داخل التوربين الثابت وأظهر أن سرعة الرياح تلتقط مرورًا بالجزء الصلب من الأجنحة. هذا التوربين أكثر كفاءة من Savonius النقي من حيث أنه يوفر السحب والرفع في تصميمي ، قمت بتقليص القطر إلى حوالي 18 بوصة والارتفاع إلى 21 بوصة. (في الإدراك المتأخر ، كان يجب أن أجعل الارتفاع 18 بوصة بحيث يكون هناك المزيد من المحور المركزي حرًا على كلا الطرفين من أجل المرونة في التركيب.) كنت قادرًا على استخدام المواد المتوفرة لدي لبناء التوربين. عندما اختبرت ذلك في رياح تبلغ سرعتها 15 ميلاً في الساعة ، عملت بشكل جيد لدرجة أنني كنت أخشى إيقافها خوفًا من التعرض للإصابة. الجانب السلبي الوحيد لما أنتجته هو أنه يبدو أنه ينتج القليل جدًا من الكهرباء. هذا ليس بسبب تصميم التوربين ولكن بسبب طبيعة محرك التيار المستمر الذي قمت بتوصيله به. سيكون التركيز في هذا البرنامج التعليمي على كيفية بناء التوربين نفسه. يعود الفضل الكامل في التصميم وبعض التعليمات إلى Ed Lenz. [ملاحظة: منذ نشر هذا التوجيه ، تعلمت المزيد حول كيفية تشكيل الأجنحة. لا تزال تفاصيل البناء الخاصة بـ lenz2 الواردة في هذا الدليل سارية المفعول ولكن يجب استبدال أبعاد الجناح في الخطوة 2 بتلك الواردة في الخطوة 3 المُدرجة حديثًا.]

الخطوة 1: المواد المطلوبة

المواد التي ستحتاجها مذكورة أدناه. استبدل البدائل بحرية إذا كنت تعتقد أنها ستنجح. المواد: خشب رقائقي (ربع بوصة أو نصف بوصة) مربوط من الصلب بفتحات بداخله (هناك بدائل أخرى ممكنة) صواميل ومسامير براغي 24 بوصة (قطر نصف بوصة). (حوالي 6 منها) وميض السقف أو الصفائح المعدنية الرفيعة أو حتى نوع من البلاستيك المرن 9 قطع من الخشب ، 0.5 × 1 × 18 بوصة جهاز لتركيب التوربين الخاص بك (سيتعين عليك تصميم هذا) الأدوات القصاصات

الخطوة 2: قص قطع نهاية الجناح

[ملاحظة: تصميم الجناح في هذه الخطوة لن يعطي أفضل رفع. يرجى إلقاء نظرة على الخطوة 3 لتصميم أفضل. سيظهر أن جوانب الجناح ليست متماثلة. ستعطي الخطوة 3 أيضًا إجراءً لتحديد حجم الجناح بناءً على قطر lenz2. (تمت الإضافة في 1 يونيو 2008). ''] ستوفر القطع الطرفية للدموع الشكل الديناميكي الهوائي للأجنحة. ستقوم ببناء ثلاثة أجنحة لذا ستحتاج إلى 6 قطع طرفية. كان الحجم الذي استخدمته نصف حجم القطع النهائية التي وصفها إد لينز. إنها تشبه في الأساس مخاريط الآيس كريم. أوصي بقص قالب من الورق المقوى واستخدامه لرسم ست صور منه على خشب رقائقي بحجم نصف بوصة. إليك كيفية رسمها: 1. قص مستطيل من الورق المقوى مقاس 3.5 × 7.5 بوصة 2. ارسم خطًا مركزيًا على طول المحور الطويل 3. ضع علامة على هذا الخط 1.75 "من أحد الأطراف (دعنا نسميها هذه النهاية العليا) 4. ارسم خطًا أفقيًا عبر تلك العلامة إلى الحواف الجانبية بحيث يتقاطع مع الخط العمودي عند 90 درجة. 5. باستخدام a البوصلة ، ارسم نصف دائرة بحجم 1.75 بوصة على الجانب العلوي لتلك العلامة. يجب أن يتقاطع مع الحواف الجانبية والحافة العلوية 6. من حيث يتقاطع خط الوسط مع الحافة السفلية ، ارسم خطوطًا إلى النقاط التي يتقاطع فيها نصف الدائرة مع الحواف الجانبية. 7. قص القالب: استخدم قالب الكرتون لرسم ست صور على الخشب الرقائقي نصف بوصة. يمكنك تداخلها بطريقة لا تهدر الخشب الرقائقي ، استخدم المنشار لقطع القطع الطرفية.

الخطوة 3: المراجعة: تغيير في شكل الجناح

الشكل الأصلي للجناح المعروض في هذا الدليل لا يتوافق تمامًا مع الخطة المنشورة لـ Lenz2. بعد التشاور مع إد لينز ، أدركت الخطأ الذي ارتكبته في تفسير خططه. يتم توضيح التصميم الجديد في هذه الخطوة. لاحظ أن الزاوية المسماة "الزاوية أ" تساوي 90 درجة. الجانب أ بزاوية قائمة على خط قطر الطرف المستدير للجناح. في التصميم الأصلي الذي قدمته في هذا الدليل ، كان الخطان اللذان يشكلان الطرف المدبب متساوي الطول وزواياهما مع خط القطر متطابقة. كان هذا المخروط متماثلًا بينما في التغيير الموضح هنا ، فإن المخروط ليس متماثلًا. جعل الزاوية أ 90 درجة سيمنح الجناح مزيدًا من الرفع لقد قمت بتغيير حجم التصميم حتى أتمكن من قيادة مولد مينيجين تم بيعه على موقع windstuffnow.com (ولكنه لم يعد متاحًا). لا تزال الخطوات الأساسية لتصنيع lenz2 صالحة. الحساب الأساسي: أنا الآن أفهم بشكل أفضل كيفية تحديد حجم الجناح ونسبه. عليك أولاً تحديد قطر lenz2. أسهل طريقة للقيام بذلك هي تحديد المسافة من المحور المركزي لـ lenz2 إلى الحافة الخارجية للجناح. سيكون هذا هو نصف قطر lenz2. يمكنك مضاعفته للحصول على القطر ، في تصميمي الجديد ، افترضت أن قطر lenz2 سيكون 16 بوصة (أي أن المسافة من المحور المركزي إلى الحافة الخارجية للجناح ستكون 8 بوصات). تحديد قطر الجناح ، اضرب قطر lenz2 مرات.1875. في المثال الخاص بي ، 16 بوصة *.1875 = 3.0 بوصة. لتحديد طول الجناح ، اضرب قطر lenz2 مرات.4. في هذه الحالة ، 16 بوصة *.4 = 6.4 بوصة. يبلغ طول الجانب أ 6.4 ناقص 1.5 أو 4.9 بوصات ، وسوف أقوم بإنشاء تعليمات جديدة تتضمن هذا التصميم في lenz2 الذي يقود مولد minigen

الخطوة 4: قص الأضلاع

ستحتاج إلى ثلاثة أضلاع لتوصيل القطعتين الطرفيتين لكل جناح. سيتم تحديد طول هذه الأضلاع حسب طول الأجنحة التي تريدها. لقد اخترت 21 لأن هذا ما اعتقدت أنه يمكنني تركيبه على شريط المحور الرأسي بجميع خيوطه.

يجب أن تكون الأضلاع 0.5 "عميقة و 1" عرضًا وأيًا كان الطول الذي تختاره (21 بوصة في تصميمي). سوف تقطع 0.5 بوصة × 1 من الشقوق في القطع النهائية حيث سترسي الأضلاع. أقترح يمكنك تتبع نهاية نهاية أحد الأضلاع على قطعة من ورق البطاقة التي يمكنك استخدامها كقالب للرسم على القطع النهائية. يمكنك قياس المستطيل ولكن عن طريق تتبعه ، يمكنك التأكد من أن الشقوق ستكون كبيرة بما يكفي.

الخطوة 5: تحضير القطع النهائية

استخدم قالب carboard 0.5 "× 1" للشقوق الضلعية لرسم ثلاث شقوق على كل قطعة نهاية. سيكون هناك شقان على جانب والآخر على الجانب الآخر.

سيكون هناك شق على كل جانب من القطعة النهائية في أوسع نقطة لها. نظرًا لأن هذا سيكون على منحنى ، تأكد من أن عمق كل جانب من جوانب القالب يتناسب تمامًا مع القطعة النهائية. سيؤدي ذلك إلى التأكد من أن الضلع سيكون محاذيًا للحافة الخارجية للقطعة النهائية. على جانب واحد من القطعة النهائية بالقرب من النهاية المدببة ، ارسم نمطًا يبعد حوالي بوصة واحدة عن النقطة. سيكون المستطيل موازيًا للجانب المائل. سيكون الجانب ذو الشقين هو الجانب الخلفي للجناح (الجانب الذي يواجه مركز التوربين.) قم بقطع الشقوق باستخدام منشار بانوراما.

الخطوة 6: تخطيط زاوية الجناح

سيتم تدوير الطرف المدبب لكل جناح 9 درجات للخلف باتجاه مركز التوربين بزاوية 9 درجات موازية لمركز التوربين. تم تحديد هذا القياس تجريبياً بواسطة Ed Lenz. اخترت تلك الزاوية ويبدو أن التوربين يعمل بشكل جيد. سيكون لديك القدرة على ضبط الزاوية بعد تثبيت الأجنحة إذا شعرت أنك تريد إثبات ذلك لنفسك.

قم أولاً بعمل ثقب في منتصف الجزء المخروطي من القطعة النهائية. ستكون هذه هي النقطة التي يلتقي فيها الخطان الرأسي والأفقي. سيكون حجم الثقب هو قطر البرغي الذي ستستخدمه لتثبيته بالدعامة المؤدية من المحور المركزي. من مكان ما على طول الجزء الثابت من الحافة الخلفية للقطعة النهائية (الجانب الذي يحتوي على شقوق ضلعية) ارسم خطًا عبر القطعة النهائية التي تكون عند الزوايا اليمنى على الجانب. من حيث يتقاطع هذا الخط مع الحافة الخلفية للقطعة النهائية ، ارسم خطًا 9 درجات على يمين هذا الخط 90 درجة (سيكون هذا على الجانب الأقرب للفتحة). سيكون هذا الخط هو الخط الذي يصطف معه الشريط الذي يربط الجناح بالمحور المركزي. إذا لم يكن لديك منقلة ، فراجع الخطوة 8 للحصول على ارتباط حيث يمكنك تنزيل صورة منقلة. افعل ذلك مع جميع القطع الطرفية الست.

الخطوة 7: قم بتجميع إطار الجناح

لتجميع كل جناح ، ستقوم بإدخال ضلع في الشقوق المقابلة على القطع الطرفية العلوية والسفلية. تأكد من أن الضلع لا يبرز خارج القطع العلوية والسفلية. يجب أن تكون دافقة.

مع وجود الضلع في مكانه ، قم بإجراء ثقب واحد مسبقًا عبر الضلع وفي الخشب الرقائقي. اربط الضلع في مكانه بمسمار خشبي مقاس 1 بوصة. يمكنك اختياريًا لصق هذه الأضلاع في مكانها ولكن هذا ليس ضروريًا إلا إذا كنت تقوم ببناء توربين تنوي استخدامه في الخارج لتوليد الكهرباء. قم بتوصيل الضلعين الآخرين لتشكيل الجناح.

الخطوة 8: نعلق جلد الأجنحة

الجزء المستدير من الجناح والجانب الخلفي (جانب الضلعين) مغطى بنوع من الجلد. اخترت استخدام مادة الألمنيوم اللامعة التي تركتها. قد يكون لديك نوع آخر من المواد التي قد تعمل.

كان عرض الوميض الخاص بي 6 بوصات. اكتشفت أنني إذا قطعت قطعتين بحجم 6 × 21 ، يمكنني تغطية الحافة الأمامية والجزء الخلفي من كل جناح. تمكنت من إرفاق قطعة واحدة من الوميض من أحد الأضلاع إلى الأخرى حول الحافة الأمامية. لقد قمت بتثبيت كل قطعة ببضعة براغي معدنية. ذهب بعضها في الأضلاع والبعض الآخر في حافة قطعة نهاية الخشب الرقائقي. ثم أرفقت القطعة الثانية من الوميض بالجزء الخلفي من الجناح ، وتم تثبيتها في الضلوع الخلفية. يمكن أن تتداخل قطعة اللمعان هذه قليلاً مع القطعة التي تدور حول الحافة الأمامية. افعل هذا للأجنحة الثلاثة. أنت الآن جاهز لربط الأجنحة بالمحور المركزي.

الخطوة 9: تحضير الدعامات والأقراص المركزية

سيتم ربط الأجنحة بالمحور المركزي (شريط كل الخيوط) باستخدام دائرتين من الخشب الرقائقي والدعامات التي تربطهما بأعلى وقيعان الأجنحة. قطع دائرتين 8 بوصات من نصف بوصة من الخشب الرقائقي. باستخدام منقلة كاملة الدائرة (قمت بتنزيل واحدة من https://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/thumb/0/0f/Protractor1.svg/531px-Protractor1.svg.png) ، قمت بتمييز الخطوط الموجودة في كل دائرة التي كانت تفصل بينها 120 درجة. ستكون هذه هي الخطوط التي تتبعها الدعامات للأجنحة. احفر ثقبًا في وسط كل دائرة. سيكون هذا الثقب بقطر مماثل لقطر كل الخيوط. بالنسبة للدعامات التي تربط الدوائر بالأجنحة ، لديك مجموعة متنوعة من الخيارات. قد يكون أسهل طريقة هي صنعها من الخشب. اخترت استخدام الخشب للدعامات السفلية (لأنني لم أكن متأكدًا من أن الشريط المعدني الذي اشتريته سيدعم الوزن. بالنسبة للجزء العلوي ، اشتريت قطعة 4 أقدام من المعدن المطلي بالزنك بها ثقوب على طول المركز خط من الشريط المعدني. قطعت الدعامات بطول 11 بوصة. ثم وضعت نهاية كل دعامة على بعد بوصة واحدة من مركز الدائرة على طول أحد خطوط 120 درجة. وقد قمت بحفر فتحتين في الدعامة وواحد من خلال دائرة الخشب الرقائقي. لقد قمت بربطها بإحكام في مكانها. حوالي بوصة واحدة من الطرف الآخر للدعامة ، قمت بحفر حفرة بنفس قطر الفتحة الموجودة في القطعة النهائية.

الخطوة 10: قم بتركيب الأجنحة على المحور المركزي

قم بربط صامولة 0.5 بوصة على الجزء السفلي من المحور (شريط allthread) بحيث يكون على بعد حوالي 2.5 بوصة من النهاية. انزلق أحد أقراص الخشب الرقائقي لأعلى من أسفل المحور إلى حيث يلتقي بالجوز. ثم اربط صامولة أخرى على الشريط إلى حيث يلتقي بالقرص. قم بربط الجوزتين تجاه بعضهما البعض بحيث يجلس القرص بثبات على المحور.

قم بتوصيل القرص الثاني بالطرف الآخر للمحور. قد تضطر إلى ضبط موضع الأقراص بحيث تستوعب ارتفاع الأجنحة وتترك أيضًا مساحة لربط المحور بمولد أو ببعض الهياكل الأخرى. لاحظ أن هناك محورًا صغيرًا جدًا يلتصق أعلى القرص المركزي. كنت قد قررت أن أجعل الأجنحة 21 بوصة على شريط محور 24 بوصة. كان هذا خطأ. بعد فوات الأوان ، أقترح أن تجعل الأجنحة أقصر بحيث يكون لديك الكثير من المحور الذي يبرز من الأسفل والأعلى من أجل المرونة في تركيب التوربين بالكامل على مولد أو هيكل آخر. ربما سأذهب مع 18 بوصة. الآن يمكنك تسلق الأجنحة. مع الجانب المغطى للجناح المواجه نحو المحور ، اربط الدعامات بالقطع الطرفية. يمكن أن تكون هذه ضيقة إلى حد ما ولكنها فضفاضة بما يكفي للدوران. اصطف الآن الدعامة العلوية مع خط 9 درجات الذي رسمته ثم شد الصواميل العلوية والسفلية. هذه الزاوية الأجنحة نحو المحور المركزي المقدار الصحيح. افعل هذا بالجناحين الآخرين. التوربين جاهز للتركيب على مولد أو بعض الهياكل الأخرى.

الخطوة 11: قم بتركيب التوربين على المولد

بطريقة ما سيكون عليك تركيب التوربين على مولد أو ربما نوع من إطار الدعم الذي سيسمح له بالدوران بحرية. في هذا المشروع ، قمت بتثبيته على محرك يعمل بالتيار المستمر بجهد 24 فولت والذي قمت بحفظه من جزازة العشب التي تعمل بالبطارية. تم استخدام المحرك لتدوير شفرة جزازة العشب. يحتوي المحرك على موصلات زائد وناقص بأسمائها في أحد طرفيه وعمود بارز من الطرف الآخر. لسوء الحظ ، كان قطر العمود يبلغ نصف بوصة بخيط رفيع. هذا يجعل من الصعب للغاية التزاوج بشيء مثل شريط allthread مع خيط خشن نصف بوصة. الطريقة التي حللت بها المشكلة هي ربط قوس على شكل حرف L بعمود المحرك. ثم استخدمت قطعة معدنية كنت قد حفظتها من آلة الحرث القديمة. إنه على شكل حرف U وبه ثقوب على الجانب وثقب ملولب في الأعلى. الخيوط عبارة عن خيط خشن نصف بوصة ، وهو مثالي تمامًا لتركيب شريط allthread. أخيرًا ، قمت بربط الموصل على شكل حرف U بالقوس L ، قمت بقطع فتحة في قطعة من الخشب الرقائقي كبيرة بما يكفي لإدخال المحرك. بعد إدخال المحرك في الخشب الرقائقي ، قمت بربطه. لتجربة التوربين ، وضعت كل شيء فوق صندوق خشبي ثقيل.

الخطوة 12: شرح التوربين

يمكنك أن ترى في مقاطع الفيديو أن التوربين يدور جيدًا في ظل الرياح القوية التي كانت تهب. كنت أقدر أنه كان حوالي 15 ميلا في الساعة. لقد نجحت بشكل جيد لدرجة أنني اضطررت إلى ربط التوربين مؤقتًا بالصندوق لمنعه من السقوط. يمكنك أن ترى بوضوح أنه يدور بسرعة كبيرة ولكنه يرتد أيضًا. والسبب في ذلك هو أن تركيب التوربين على المحرك ليس مثالياً. إنه بعيد قليلاً عن المستوى ولا يمكن تحسينه باستخدام هذا الإعداد. هل يولد الكهرباء؟ من المحزن أن أقول ، ليس كثيرا. المشكلة هي المحرك. ليس لدي أي فكرة عن تصميم المحرك. ستلاحظ وجود سلك يمتد من التوربين إلى خارج الصورة. هذا سلك تمديد مع قطع طرف الذكر وتوصيله بالمحرك. باستخدام هذا الإعداد ، يمكنني إدخال المجسات من مقياس متعدد في الطرف الأنثوي. اتضح أنني بالكاد أقوم بتوليد 1 فولت مع تشغيل التوربين بسرعة كبيرة. هذه هي النقطة التي يجب أن يبدأ فيها مشروع آخر. هناك العديد من المناقشات على الإنترنت حول كيفية بناء المولد الخاص بك. من الممكن أيضًا استخدام النوع المناسب من مولدات السيارات أو أي شيء من الغسالة. إذا لم يكن لديك مولد كهربائي في الاعتبار ، أقترح عليك اختبار عملك اليدوي عن طريق تركيب التوربين على نوع من الهيكل حيث ستلتقطه الرياح. قد يكون هذا إطارًا خشبيًا أو شيئًا مصنوعًا من الأنابيب البلاستيكية. بهذه الطريقة يمكنك معرفة ما إذا كان التصميم يعمل وما إذا كان عليك إجراء تعديلات على زاوية الأجنحة. يمكنك أيضًا قياس سرعة الرياح التي تحتاجها لبدء دوران التوربين ، إذا كنت مهتمًا بمعرفة متوسط سرعة الرياح في منطقتك ، فيمكنك زيارة أحد التطبيقات الموجودة على موقع الويب الخاص بي والذي يتيح لك اختيار محطة طقس قريبة منك. ونرى قطعة أرض للرياح ودرجة الحرارة والضغط خلال الـ 24 ساعة الماضية. يرسم تطبيقي هذه البيانات ويعطيها في جدول. ما تريده هو متوسط سرعة الرياح خلال الـ 24 ساعة الماضية. إذا قمت بزيارة موقعك المفضل بشكل دوري ، فستتمكن من ملاحظة كيفية تغير المتوسط. الرابط هو: