SILNIKI WIATROWE

 

SILNIK WIATROWY SZYBKOBIEŻNY (ŚMIGŁOWY) DIM D-3,5 O MOCY 1kW

Poniższy opis wiatraka pochodzi z książki W. Jagodzińskiego pt.: "Silniki wiatrowe", PWT Warszawa 1959 r.

Zespół wiatrowo-elektryczny D-3,5 o mocy 1 kW (rys. 6 i rys. 7) jest ze względu na wielkość śmigła bardziej złożony i trudniejszy do wykonania od zespołu poprzednio opisanego (D-1,2).

Obroty silnika są tu regulowane przekręcaniem łopat śmigła względem ich osi. Silnik jest zaopatrzony w jednostopniową przekładnię zębatą, przez co jest umożliwione wykorzystanie w nim prądnic elektrycznych szybkoobrotowych o różnych szybkościach. Zespół ten posiada regulację systemu Fatejewa-Peczkowskiego, polegającą na zwiększaniu kąta natarcia łopat śmigła w miarę wzrastania szybkości wiatru.

Śmigło jest dwułopatowe i składa się z dwu oddzielnych łopat, których drewniane płaty o długości 1450 mm są przymocowane do stalowych ramion. Płaty śmigła są wykonane z klejonych desek sosnowych wg rys. 8 i mogą być również wykonane wg wskazówek podanych przy opisie zespołu poprzedniego oraz przy pomocy wzorników (rys. 9).

Rys. 6. Zespół wiatrowo-elektryczny DIM D-3,5

 

Rys. 7. Przekrój głowicy zespołu D-3,5:

1 - obejma wierzchnia prądnicy, 2 - prądnica, 3 - głowica zespołu, 4 - linka naciągowa, 5 - łożysko rury głowicy, 6 - rura głowicy, 7 - rura osadcza, 8 - cięgno, 9 - komora przekładni, 10 - występy piasty śmigła, 11 - płaskowniki mocujące rurę osadcza, 12 - tuleja naciskowa, 13 - sprężyna regulacyjna, 14 - cięgno regulacyjne, 15 -dźwignia regulacyjna, 16 - orczyk naciągowy, 17 - tu­leja, 18 - uchwyty tulei, 19 - sprężyna odciągowa, 20 - sprężyna rozruchowa, 21 - tarczka regulacyjna

 

Rys. 8. Łopatka

 

Rys. 9. Wzorniki

U podstaw nakładek 4, przymocowujących płaty śmigła do jego ramion, są umieszczone odpowiednie ciężarki regulacyjne (rys. 8). Jeden z ciężarków znajduje się na spodniej krawędzi profilu bliżej jego czoła, drugi zaś - na krawędzi grzbietowej, bliżej jego tyłu.

Każde z ramion łopat jest osadzone w dwu łożyskach kulkowych, umieszczonych w odpowiednich występach piasty śmigła 10 i jest zaopatrzone w dźwignię 15 złączoną przegubowo z cięgnem 14. Cięgna te za pośrednictwem tulei 12 naciskają na sprężyny 13 i 20 nasunięte na koniec wału śmigła. Dzięki takiemu powiązaniu przez cięgna i dźwignie ruchu obu łopat uzyskuje się jednakowe zawsze skręcanie obu płatów śmigłowych, co zapewnia utrzymanie prawidłowego wyrównoważenia śmigła we wszystkich położeniach jego łopat.

Jedna ze sprężyn 20 jest znacznie słabsza od drugiej 13 i ma za zadanie przekręcanie łopat śmigła na najmniejszy kąt natarcia podczas postoju śmigła dla powiększenia wielkości jego momentu rozruchowego. Po rozruchu zespołu, co może w tych warunkach nastąpić już przy bardzo słabym wietrze, łopaty śmigła przekręcają się w swe położenie robocze (na większy kąt natarcia), ściskając całkowicie sprężynę 20. W tym stanie pracy śmigła siły cięgien przenoszą się za pośrednictwem całkowicie ściśniętej sprężyny 20 i tarczki naciskowej 21 na regulacyjną sprężynę 13.

Po przekroczeniu przez wiatr szybkości obliczeniowej wobec zwiększania się obrotów śmigła ciężary regulacyjne usiłują znaleźć się w płaszczyźnie obrotów śmigła i pokonując siłę wywieraną przez sprężynę 13, przekręcają jego łopaty w kierunku dalszego zwiększenia kąta natarcia. Przez zmianę nacisku sprężyny 13 przy pomocy nakrętek, utrzymujących tarczkę naciskową 21 można uzyskać zapoczątkowanie regulacji przy dowolnych szybkościach wiatru.

Prądnica elektryczna jest umocowana w głowicy zespołu i przy pomocy wierzchnich obejm 1 (rys. 7). Przekładnia zębata pracuje w odpowiednio wykonanym zagłębieniu głowicy, służącym jednocześnie jako zbiornik oleju. W dolną część korpusu głowicy jest wciśnięta rura 6, za pośrednictwem której głowica zespołu jest osadzona w dwu łożyskach 5, mieszczących się w zewnętrznej rurze osadczej 7. Do dolnej części tej rury są przyspawane cztery płaskowniki, służące do jej przymocowania do wierzchołka słupa odpowiedniej wysokości.

Zatrzymywanie oraz uruchamianie zespołu dokonuje się również przez przekręcenie łopat śmigła względem ich osi. Dokonuje się tego przy pomocy cięgna 8, zaczepionego w tulei 12, przeprowadzonego przez wydrążenie wału śmigłowego i zaopatrzonego w linkę 4. Linka ta jest uwiązana w środku orczyka 16, przetkniętego przez rurę głowicy 6, a którego oba końce mogą się przesuwać w kierunku pionowym w dwu szparach, wykonanych w ściance tej rury. Na obu wystających z rury końcach orczyka opiera się tuleja 17 nasunięta na rurę 6 i zaopatrzona w dwa uchwyty 18, wystające przez dwa otwory wykonane w osadczej rurze 7. Na tych uchwytach jest zaczepiona rozwidlona linka nawijana drugim końcem u podnóża wieży na wał kołowrotu.

Dla zapewnienia tulei 17 samoczynnego przesuwania się ku górze przy zwolnieniu linki, na rurze 6, pod tuleją jest nasunięta odpowiednia sprężyna 19.

Naciągnąwszy przy pomocy kołowrotu linkę, ściska się za pośrednictwem tulei 17, cięgna 8 i tulei 12 obie sprężyny 13 i 20, powodując przekręcenie obu łopat śmigła aż do jego zatrzymania się.

Przeprowadzone pomiary szybkości obrotowej prądnicy stwierdziły, że przy zmianie szybkości wiatru z 8 do 24 m/sek szybkości obrotowe prądnicy wzrastają od 1100 do 1300 obr/min przy biegu luzem oraz od 1000 do 1200 obr/min pod obciążeniem. Średnia nierównomierność szybkości obrotowej wynosi zatem 1200-1000. Prądnica zespołu o mocy 1000W wytwarza prąd stały o napięciu 24 V. Bateria akumulatorów posiada pojemność 140 Ah.

Jakkolwiek korpus tego zespołu jest wykonany z żeliwa, jednak można go wykonać również i z blachy odpowiednio pospawanej, wobec czego cały zespół może być wykonany w każdym warsztacie mechanicznym. Jako prądnice mogą być zastosowane elektryczne rozruszniki większych samochodów ciężarowych o odpowiedniej mocy.

Przekładnię można wykonać z:

Powyższy wiatrak zbudował Andrzej Banaszak, poniżej przedstawiam przysłane przez niego zdjęcia:


Widok wiatraka


Przekładnia i głowica wiatraka


Układ regulacji zamontowany na wiatraku

 


 www.darmowa-energia.eko.org.pl