Քամու էներգիայի փոխակերպումը էժան էլեկտրաէներգիա ստանալու ուղիներից մեկն է: Կան հողմային տուրբինների բազմաթիվ նախագծեր: Նրանցից ոմանք նախատեսված են առավելագույն արդյունավետության համար, մյուսները օգտագործման մեջ անպարկեշտ են: Երկրորդ խումբը ներառում է Savonius ռոտորը, որը ստեղծվել է մոտ 100 տարի առաջ, այն դեռ հաջողությամբ օգտագործվում է տարբեր տեխնիկական խնդիրների լուծման համար։
Արարման պատմություն
Սիգուրդ Յոհաննես Սավոնիուս (1884 - 1931) - գյուտարար Ֆինլանդիայից, համբավ ձեռք բերեց ֆիզիկայում իր աշխատանքի շնորհիվ՝ կապված քամու էներգիայի ուսումնասիրության հետ: Իր կյանքի ընթացքում նա ստացել է մի քանի արտոնագրեր, որոնք օգտագործվում են ոչ միայն հողմային տուրբիններ ստեղծելու, այլ նաև նավաշինության, ինչպես նաև ժամանակակից երկաթուղային վագոնների և ավտոբուսների օդափոխման համակարգերում։
Մեկ այլ գյուտարար Գերմանիայից՝ Անտոն Ֆլեթները (1888 - 1861) անցյալ դարասկզբին հանդես եկավ դասական առագաստի այլընտրանքով՝ ստեղծելով այսպես կոչված Flettner ռոտորը։ Գյուտի էությունըպտտվող մխոցը, որը քամուց փչում է, ստացել է հորիզոնական ուղղությամբ ուղղված ուժ, որը գերազանցում է օդի հոսքի ուժը 50 անգամ: Այս հայտնագործության շնորհիվ կառուցվեցին մի քանի նավ, որոնք շարժվելու համար օգտագործում են քամու ուժը։ Ի տարբերություն սովորական առագաստանավերի, այս նավերը լիովին էներգետիկ անկախ չէին: Ռոտորը պտտելու համար շարժիչներ էին անհրաժեշտ։
Մտորելով Ֆլեթների առագաստի մասին՝ Սավոնիուսը եկավ այն եզրակացության, որ քամու էներգիան կարող է օգտագործվել նաև այն պտտելու համար։ 1926 թվականին նա մշակեց և արտոնագրեց բաց մխոցի ձևավորում՝ ներսում հակառակ ուղղված շեղբերով:
Մի քիչ ֆիզիկա
Նախ, մի փոքր տեսություն: Բոլորը նկատեցին, որ հեծանիվ վարելիս օդը զգալի դիմադրություն է ստեղծում շարժման նկատմամբ։ Եվ որքան բարձր է արագությունը, այնքան բարձր է այս արժեքը: Դիմադրության վրա ազդող երկրորդ գործոնը մարմնի լայնական հատվածն է, որի վրա ազդում է օդի հոսքը: Բայց կա երրորդ մեծություն, որը կապված է մարմնի երկրաչափության հետ։ Սա հենց այն է, ինչ մեքենաների թափքի դիզայներները փորձում են նվազեցնել, երբ խոսքը վերաբերում է աերոդինամիկայի:
Օրինակ, կարելի է ասել, որ երեք թիթեղները, որոնք ունեն նույն խաչմերուկի մակերեսը, բայց ունեն տարբեր ձևեր՝ գոգավոր, ուղիղ և ուռուցիկ, կունենան միանգամայն տարբեր դիմադրության գործակից: Ուռուցիկ ձևի համար այն կլինի 0,34, ուղիղի համար՝ 1,1, գոգավորի համար՝ 1,33։Դա այն գոգավոր ձևն էր, որը վերցվել էր Սավոնիուսի ռոտորի շեղբերների համար։ Այն ճանաչվում է որպես ամենաարդյունավետ հյուրընկալողքամու էներգիա.
Սավոնիուսի ռոտորի աշխատանքի սկզբունքը
Ի տարբերություն Ֆլեթների առագաստի, Սավոնիուսն առաջարկեց գլանը բաժանել երկու կեսի և տեղափոխել դրանք միմյանց համեմատ՝ շեղբերն ու նրանց միջև տարածությունը ստանալու համար: Սավոնիուսի գաղափարի էությունն այն էր, որ մեկ սայրին դիպչող օդի հոսքը դրանից հետո ոչ միայն կողք էր գնում, այլ առանցքային բացվածքով անցնելով վերահղվում էր դեպի երկրորդ սայրը, ինչը զգալիորեն մեծացնում էր քամու ազդեցությունը։։
Գործողության այս սկզբունքը թույլ է տալիս Savonius ռոտորին աշխատել նույնիսկ թույլ քամու դեպքում:
Պրոֆիլների մի քանի տարբերակներ կան՝
- Շեղբերները ամրացված են առանցքի վրա այնպես, որ դրանց միջև օդային բաց չմնա։ Սա Savonius ռոտորի բազմաթիվ նկարագրությունների ամենապարզ տարբերակն է:
- Մի սայրի հիմքը տեղադրվում է մյուսի հիմքի մեջ: Առանցքային գծի երկայնքով զգալի բաց է մնում։ Այս տարբերակը թույլ է տալիս ռոտորի մի կեսից քամին տեղափոխել մյուսը: Ավելի արդյունավետ պրոֆիլ։
- Նույնը, ինչ երկրորդ տարբերակը, միայն շեղբերների մակերեսը մեծանում է՝ ներսից ուղիղ ափսե ավելացնելով:
Կիրառման շրջանակը
Անցյալ դարի 60-ական թվականներին երկաթուղային օդափոխության համակարգերում օգտագործվում էին Savonius ռոտորները։ Դրանք տեղադրվել են վագոնների տանիքներին։ Շարժման ընթացքում ռոտորը սկսեց պտտվել դեպի վեր և փողոցից օդը մղել սենյակ։ Նմանատիպ համակարգեր տեղադրվել են նաև ավտոբուսներում։
Այսօր գործում է ռոտորի հիմնական կիրառումըուղղահայաց առանցքի հողմատուրբիններ. Կան մի շարք նմանատիպ նմուշներ, որոնք միավորում են երկու գործոն՝
- պտտման ուղղահայաց առանցք;
- անհավակնություն քամու հոսքի ուղղությամբ։
Բացի ուղղահայաց հողմային տուրբիններից, կան նաև հորիզոնական առանցքով սարքեր։ Նրանք առանձնանում են նույն քամու ուժով մեծ վերադարձով։ Կառուցվածքային առումով դրանք նման են օդանավի պտուտակների շեղբերին, որոնք տեղակայված են հորիզոնական առանցքի վրա և ունեն ուղղորդող պոչ՝ քամու հետ համապատասխանեցնելու համար։
Սավոնիուս հողմային տուրբինի առավելությունները
Չնայած այն փաստին, որ հողմատուրբինների ուղղահայաց առանցքային ռոտորները կորցնում են իրենց արդյունավետությունը հորիզոնական առանցքային ռոտորների համեմատ, նրանք դեռևս ունեն մի շարք անհերքելի առավելություններ.
- Աշխատեք ցանկացած կլիմայական գոտում: Իրենց փոքր լայնակի տարածքի պատճառով նրանք չեն վախենում փոթորիկ քամիներից։
- Մի պահանջեք լրացուցիչ սարքեր դրանց գործարկման համար: Շեղբերների գոգավոր ձևի պատճառով մեկնարկը տեղի է ունենում քամու նվազագույն արժեքներով՝ 0,3 մ/վրկ: Գեներատորը հասնում է օպտիմալ արժեքների օդի հոսքի 5 մ/վ արագությամբ:
- Մինչև 20 դԲ աղմուկի ցածր մակարդակի պատճառով հողմաղացը կարող է տեղադրվել բնակարանին մոտ, ինչը կարևոր է ցածր էներգիայի էլեկտրաէներգիայի արտադրության և լարերի հոսանքի կորստի համար:
- Չպահանջեք քամու հատուկ ուղղություն: Նրանք սկսում են աշխատել ցանկացած անկյան տակ գտնվող օդի հոսքից:
- Պարզ դիզայնը նվազեցնում է պահպանման ծախսերը:
- Վտանգավոր չէ այն թռչունների համար, ովքեր ընկալում են կառուցվածքը որպես ամբողջություն և չեն փորձում թռչել սայրերի միջով:
Ուղղահայաց հողմային տուրբինների թերությունները ներառում են համեմատաբար ցածր արդյունավետությունը, շինանյութերի ավելի բարձր ծախսերը, պահանջվող հզորությունը ձեռք բերելու համար պահանջվող մեծ չափերը:
Ինչպես պատրաստել հողմային տուրբին ձեր սեփական ձեռքերով
Սարքի պատրաստումը, որն ամբողջությամբ կապահովի գյուղական տունը, քիչ հավանական է թվում: Այնուամենայնիվ, փոքր հողմաղաց պատրաստելը անվճար էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար, որն ապահովում է ցածր էներգիայի սարքերի շահագործումը (ոռոգման պոմպ, տան դիմաց փողոցային լուսավորություն, ավտոմատ դարպասներ բացելը) ցանկացած արհեստավորի կարողության սահմաններում է: Դրա համար ձեզ հարկավոր է՝
- 3 ալյումինե թերթեր 33 սմ երկարությամբ, մոտ 1 մմ հաստությամբ;
- ջրահեռացման խողովակ 15 սմ տրամագծով և 60 սմ երկարությամբ;
- 4 սմ ջրատար;
- էլեկտրական գեներատոր (մեքենան կարելի է օգտագործել);
- կցամասեր (պողպատե անկյուններ, ինքնակպչուն պտուտակներ, ընկույզներ, պտուտակներ):
Խոհարարության հրահանգներ
Պարզ Savonius ռոտոր պատրաստելու համար ձեզ հարկավոր է՝
- Ալյումինե թիթեղներից կտրեք 33 սմ տրամագծով սկավառակ:
- առանցքի երկայնքով կտրեք 15 սմ տրամագծով ջրատարը, որպեսզի շեղբերների համար 2 բլանկ պատրաստեք: Այնուհետև կտրեք յուրաքանչյուր կտոր մեջտեղում: Այսպիսով, դուք կստանաք 4 նույնական շեղբեր՝ 30 սմ երկարությամբ։
- Սկավառակների կենտրոնում անցք փորեք, որով կարող եք տեղադրել 4 սմ ջրատար խողովակ։
- Միացրեք բոլոր երեք սկավառակները խողովակով և նրանց միջևտեղադրեք շեղբեր: Երկու սկավառակի միջև: Շեղբերները պետք է ուղղված լինեն այնպես, որ նրանց առանցքների անկյունը լինի 90 աստիճան: Սա թույլ կտա նույնիսկ թեթև քամին պտտել գեներատորը:
- Օգտագործեք անկյուններ և ինքնակպչուն պտուտակներ՝ սայրերը ալյումինե եզրերի վրա ամրացնելու համար:
- Սեղմեք գեներատորի լիսեռը խողովակի ստորին մասում, որն առանցքն է:
Քամու գեներատորը պատրաստ է։ Մնում է միայն ընտրել տեղադրման վայր, որը բավականաչափ բաց է օդային հոսանքների համար: Եթե քամին բավարար չէ, ապա կարող եք բարձր կայմ պատրաստել, որի վրա տեղադրեք գեներատորը։
Նախապատրաստված ուղղահայաց հողմատուրբիններ
Այլընտրանքային էներգիայի զարգացման հետ մեկտեղ աճում է ինքնավար էներգիայի մատակարարման արտադրանքի պահանջարկը: Ներկայումս շուկայում կան ռուսական արտադրության հողմատուրբիններ, որոնց արժեքը սկսվում է 60 հազար ռուբլուց։
Այս ագրեգատները կարող են օգտագործվել մասնավոր հատվածում՝ բավարարելով էլեկտրաէներգիայի կարիքները 250 Վտ-ից մինչև 250 կՎտ:
