Водокачка з вітряком, моделіст-конструктор

Дармова енергія вітру завжди спонукала і конструкторів-професіоналів, і ентузіастів-самодельщиков до численних спроб її використання. Однак зробити це було не так-то просто в силу «вітряною» природи джерела. Слід зауважити, що в даний час існує чимало вітрогенераторів різних конструкцій, здатних працювати з високим ККД та ефективно накопичувати енергію в найзручнішою її формі - електричної. Однак виготовлення таких вітроелектростанцій власними силами - завдання досить складна.

Йдеться про насосної установки з приводом від вітряка. Навіть при порівняно слабкому вітрі вона подає в водонапірні бак воду з колодязя або неглибокій свердловини, і робити це можна як безперервно, так і з паузами.

Слід зауважити, що водопідіймальні роботи за допомогою вітряків здавна практикуються в Голландії. А ще зовсім недавно на палубах дерев'яних несамохідних барж встановлювалися найпростіші вітродвигуни, які приводили в дію насосні установки, постійно відкачують воду з трюмів.

Відомо чимало конструкцій водопідйомних пристроїв, що працюють з приводом від вітряка. Так, досить ефективно працює ланцюгова водокачка, яка черпає воду з колодязя за допомогою «нескінченного» ланцюга, що складається з ряду судин. Варіант такого водопод'емніка можна бачити на одному з малюнків. Як судин використовуються невеликі (півлітрові) пластикові пляшки з-під газованих напоїв, потрібно тільки в кожної вирізати пару отворів - через них ємності будуть заповнюватися водою і опорожняться. У денці кожної пляшки просверливается отвір і в нього пропускається різьбова шпилька з двома отворами. яка закріплюється парою гайок. В отвори вводяться дротові кільця, а в них - капроновий шнур.

Зібрана з таких ланок замкнута ланцюжок підвішується на барабан, зварений з 12-мм сталевих прутків і втулки-труби, а той за допомогою двох зірочок і втулочно-ролі-кової ланцюгової передачі з'єднується з валом вітряка. Подує вітер, закрутиться вітряк, а разом з ним і вал водопідіймального барабана. Невелика ємність судин, але ними за годину-дру-гой можна заповнити водою кілька 200-літрових бочок!

Використовуючи пляшки, можна спорудити й іншу, не менш ефективну водокачку. Головне, підібрати півметровий відрізок труби з металу або пластику з таким внутрішнім діаметром, щоб в нього з легким зусиллям входили поршні - нижні частини півлітрових пластикових пляшок. Швидше за все, таку трубу доведеться проточити і відшліфувати, щоб довести її внутрішній діаметр до потрібного розміру. Частини пляшок (поршні) з'єднуються в єдиний ланцюг точно так же, як і в попередньому водопідйомників - відстань між ними має бути менше довжини труби-циліндра. Остання закріплюється в колодязі і надбудовується зверху трубою більшого діаметру або навіть дощатим коробом квадратного перетину. Обертання вітряка пускає в хід водопідйомний барабан, при переміщенні якого поршні послідовно потрапляють в циліндр, захоплюють воду і подають її в верхню трубу або короб, по якому вона піднімається до водорозбірного лотку.

1 - барабан; 2 - водопідіймальні судини (пластіновие пляшки ємністю 0,5 л); 3 - стакан; 4 - водорозбірна труба; 5 - водозбірник; 6 - капроновий шнур

Ланка водопідйомною ланцюга:

1,6 - капронові шнури; 2 - водопідйомний посудину; 3 - пластикова пляшка-заготовка ємністю 0,5 л; 4 - шпилька М6 з двома гайками; 5 - кільце

1 - барабан; 2 - водорозбірний лоток; 3 - водопідйомний короб; 4 - циліндр насоса; 5 - капроновий шнур; 6 - поршні (нижні частини пластикової пляшки ємністю 0,5 л)

1,4 - стрижні лопатей (сосна, конусний брусок з підставами d25 і d40, L2100); 2 - псі пральна втулка вітроколеса (зварюється із сталевих труб 44x2); 3,10 - ванти-розтяжки (сталевий дріт d2); 5-гальмівний пристрій (маточина і гальмівний щит від мотоцикла ІЖ); 6 - каркас стабілізатора (зварений із сталевих труб d25); 7 - обшивка стабілізатора (тканина); 8 - лопать-крило (тканина); 9 - гічок (соснова рейка d25); 11 - випускна труба насосної установки; 12 - насос; 13 -ємність д ля воли; 14 - підсилюють косинки ферми-опори вітряка (сталь, лист SЗ); 15 - стійка ферми (сталь, куточок 40x40x3); 16 - розкоси (сталь, куточок 40x40x3); 17 - труба, що підводить насосної установки; 18 - опорний фланець ферми-опори (сталь, лист s5); 19 - гайки кріплення ферми-опори; 20 - фундамент (армований бетонний стовп); 21 - впускний клапан

Основний вузол Ветронасосная установки:

1,4 - втулки (капрон); 2 - підшипниковий корпус валу вітряка (сталь, труба 50x3); 3 - вал вітряка; 5 - кривошип; 6 - поворотний диск (частина маточини колеса «Ниви» або «Газелі»); 7 - перемичка (сталь, труба 22x2,5); 8 - каркас стабілізатора (сталь, труба 25x2,5); 9 - косинка (сталь, лист s5); 10 - шатун; 11 - кульовий шарнір; 12 - ферма-опора Ветронасосная установки; 13 - труба, що підводить насосної установки; 14 - насос; 15 - випускна труба насосної установки; 16 - ролик (4 шт.)

Але найбільш ефективна насосна ветроустановка, що представляє собою пірамідальну ферменную опору, у верхній частині якої змонтовані вітряк, насос і водонапірна ємність.

Опора зварюється із сталевих профілів типу «куточок» перетином 40x40x3 мм з використанням коси-нок-підсилювачів товщиною 3 мм. При цьому простіше попередньо зварити дві плоскі ферми, а потім, зафіксувавши їх відносно один одного за допомогою декількох розпірок, з'єднати куточками в єдину просторову конструкцію. У нижній частині опори привариваются чотири круглих фланця, в кожному попередньо просверливаются чотири отвори під кріпильні шпильки з різьбленням М10.

Опора встановлюється на бетонні фундаментні стовпи, відформовані безпосередньо в свердловинах, обраних ручним буром. Попередньо в кожну з свердловин опускається згорнутий з руберойду порожній циліндр - форма і гідроізоляція майбутнього стовпчика. Над поверхнею землі фундамент повинен виступати приблизно на 0,2 м. В процесі закладки в форму бетонної суміші в неї вводяться арматурні прутки та різьбові шпильки кріплення опори. Останні попередньо за допомогою гайок закріплюються на кондуктора - фанерною пластині з отворами, просвердленими відповідно до отворів на кріпильних фланцях опори.

Вітряк - тихохідний, з чотирма лопатями-крильми м'якого типу, зробленими за зразком вітрил віндсерфера, які, як відомо, мають високі тяговими якостями.

Центральна втулка вітряка зварена зі сталевих труб: вона складається з вала і чотирьох гнізд (СТЕПС, з парусної термінології). Основою кожної лопаті служить дерев'яний стрижень (щогла) - конусний брусок довжиною 2100 мм і діаметрами його кінців 40 мм і 25 мм. Після обробки рубанком стрижні шліфуються шкуркою і покриваються двома-трьома шарами гарячої оліфи. На вершині кожної щогли встановлюється оковка - сталева втулка з привареними до неї чотирма вушками для кріплення дротяних розчалок.

Лопаті-вітрила пошиті з повітронепроникної тканини, використовуваної зазвичай для легких плащів і курток-ветровок. Розмітка вітрила проводиться на рівній підлозі: спочатку викреслюється основний трикутник АВС, потім від задньої і нижньої його сторін відкладаються величини «серпів» і точки А і С, так само як А і В, з'єднуються плавною лекальної кривої.

Парус викроюється з чотирьох полотнищ тканини, причому лінії швів повинні бути перпендикулярними стороні АВ основного трикутника АВС. Закладення задньої і нижньої шкаторини проводиться за допомогою синтетичної тасьми (стрічки) відповідної ширини. Лати найзручніше вирізати з пластикового Ш-образного профілю, використовуваного для монтажу стекол-движків в книжкових шафах. На щоглу (стрижень лопаті вітряка) вітрило надаватися за допомогою щогл-кишені і фіксується капронових штертіком, пропущеним через люверс в фалового дощечці вітрила і закріпленим на качці.

Вітряк змонтований на поворотному пристрої, основу якого складає колесо від автомобіля «Газель» або «Нива», вільно обертається на чотирьох роликах. На поворотному пристрої зварюванням закріплена сталева труба з парою капронових втулок (підшипників ковзання), в якій обертається вал вітряка з кривошипом. Останній за допомогою шатуна через кульовий шарнір з'єднується зі штоком насоса. Вал - зі сталевої труби, кривошип зварений з відрізка труби квадратного перетину і Точеного пальця з нарізним хвостовиком.

Слід мати на увазі, що ексцентриситет кривошипа (і, відповідно, хід поршня) слід вибирати в залежності від переважної в даному місці швидкості вітру: чим вона більше, тим більшим можна вибирати хід поршня і тим більшою буде продуктивність Ветронасосная установки. Розрахувати такі параметри досить складно, простіше зробити кілька кривошипів з різним ексцентриситетом і вибрати з них оптимальний.

На валу вітряка змонтовано гальмівний пристрій, що представляє собою маточину і гальмівний щит від мотоцикла «Йж». Гальмівний важіль на щиті з'єднується з капронових шнуром - при необхідності шнур натягується і лопаті загальмовуються. До речі, загальмувати вітряк можна і чисто гідравлічним способом, врізавши кульової кран в нагнітаючу трубу (після насоса). Якщо закрити його за допомогою того ж капронової шнура, то вітер не зможе провернути вітряк. Після загальмування вітряк необхідно розгорнути боком до напрямку вітру і зафіксувати в цьому положенні парою шнурів-ра-стяжок.

Сам же насос являє собою циліндр з поршнем - у верхній його частині є шість отворів, закритих шестипелюсткові клапаном. Такий же клапан розташовується в свердловині або колодязі, так що при русі поршня від низу до верху відкриваються отвори водозабірного клапана і закриваються отвори клапана поршневого, а при русі поршня зверху вниз відкриваються отвори в поршні і закриваються отвори в водозабірної клапані. Таким чином, при зворотно-поступальному русі поршня вода порціями подається у водонапірну ємність.

1 - полотнища тканини шириною близько 440 мм; 2 - щогл-кишеню; 3 - боут з люверсом; 4 - закладення шкаторини (тасьма шириною близько 40 мм); 5 - лат-кишеню