Деревья из атласных лент своими руками


Деревья из атласных лент своими руками



Изготовление открытки своими руками

В череде обыденных будничных дней приятным светлым лучиком выделяется праздничное, наполненное радостью и весельем время. Праздников в календарях достаточно большое количество, все они разные и имеют совершенно разнообразные поводы. Их различают как государственные, религиозные, национальные, светские, профессиональные и, конечно, наполненные особой душевностью, семейные, которые не отмечены календарными датами.

Любой праздник хочется сделать радостным и незабываемым, наполнить неповторимыми моментами, которые будут приятны для окружающих и оставят радостные воспоминания. Маленький знак внимания, в виде подарочка, букетика цветов или открытки, способен внести в праздничный день особую сердечность и теплоту. Передать личные чувства помогут тёплые слова, идущие от души, красиво оформленные с помощью открытки.

Самодельная открытка Самодельная открытка — это всегда выражение чувств дарящего

Все уже давно привыкли к печатным поздравительным открыткам, с заготовленными заранее текстами. Такие открытки очень похожи между собой, в них напечатаны общие фразы или стихи обобщенного содержания. Удивить или сделать приятный сюрприз, при помощи такого презента, скорее всего, не получится, а со временем глядя на поздравительную открытку трудно вспомнить, кем и когда она была преподнесена.

Совсем иначе дело обстоит с подарочной открыткой, сделанной своими руками. Даже будучи взрослыми, вспоминается, как радовались родители, получая на праздники открытки сделанные руками детей, смастеренные ими с любовью и трепетом. Многие годы после этого такие маленькие подарочки бережно хранились и напоминали всей семье о том счастливом времени, когда дети были маленькими.

Открытка с помощью детских ладошек Очень трогательные открытки, выполненные с помощью детских ладошек, это будет хорошим семейным воспоминанием в будущем

Праздник приходит туда, где его чувствуют и ждут, поэтому для создания ощущения торжества нужно проявить смекалку и умения. Готовя поздравление к очередному празднику, чтобы порадовать и удивить родных, близких или друзей, стоит сделать красивую открытку своими руками. В такое творение человек вкладывает частичку своей души, может проявить чувства, переполняющие его и создать неповторимое, единственное в своём роде изделие.

Большую популярность в настоящее время приобретают изделия хендмейд, т. е. ручная работа. Для тех, кто увлёкся этим направлением, не составит особого труда создание открытки. Тем, кто впервые сталкивается с этим занятием, понадобится немного фантазии, минимальные практические навыки, не требующие особых умений. Самое главное – это желание наполнить праздник маленькими сюрпризами и неожиданностями, чтобы он стал не только календарной датой, но и радостным незабываемым событием для души, оставляющим долгие воспоминания у родных и близких.

Изготовление открытки При изготовлении открытки хорошо развивается фантазия

Содержание

Основы кардмейкинг

Современное создание праздничных поздравительных открыток стало популярным и востребованным хобби, называемое кардмейкинг. В его основе лежит использование простых, подручных материалов и применение элементарных техник. В процессе своего развития кардмейкинг совершенствовался и привлекал все новые материалы и технологии, поэтому современные создатели открыток имеют в своём распоряжении большое число различных инструментов, приспособлений и всевозможных декоративных украшений. Всё это позволяет создавать профессиональные, уникальные и необыкновенно трогательные подарочные открытки. Использование специальных приспособлений потребует определённых навыков, а индивидуальное чувство вкуса поможет в декорировании. Умение соединять различные цвета и создавать гармоничные фигуры, из разрозненных деталей, приходят с опытом. Поэтому начинать изготовление открыток своими руками следует из простых, давно знакомых материалов или использовать стандартные заготовки.
К основным материалам и инструментам для изготовления открыток относятся:

  •  цветная бумага и картон;
  • кусочки ткани и ленточки;
  • клей;
  • краски;
  • ножницы;
  • любые декоративные украшения.
Материалы для изготовления открыток Материалы для изготовления открыток могут быть самыми разнообразными

К профессиональным, более серьёзным инструментам и материалам кардмейкинга относятся:

  • специальная бумага для скрапбукинга и квилинга;
  • чипборды – объёмные фигурные украшения из плотного картона;
  • обычные и объёмные наклейки;
  • фигурные дыроколы;
  • ножницы с фигурной резьбой;
  • штампы, трафареты и краски к ним;
  • кракелюр;
  • комплекты для эмбосинга;
  • острый нож для бумаги;
  • декоративный клей и двухсторонний скотч;
  • акварельные и гелевые карандаши;
  • различные декоративные украшения: брадсы, цветы, ленты, клипсы и другие.

Совет! Использование многих из перечисленных материалов требуют умения выполнять различные техники ручной работы, с которыми надо ознакомиться отдельно. Их использование позволит сделать красивую открытку своими руками настоящим произведением.

Некоторые профессиональные инструменты можно изготовить самостоятельно, это позволит значительно сэкономить, а их изготовление само по себе уже является творчеством. Рассмотрим изготовление штампов, с помощью простых подручных средств, из клубней картошки. Для создания штампов понадобятся: картофель, формочки для печенья и острый нож.

Штампы для открыток из картофеля Штампы для открыток можно сделать из картофеля, с помощью формочек для печченья

Вымытый картофель надо разрезать пополам и в срезы вдавить фигурную формочку. Ножом обрезать внешнюю часть клубня до формочки.
Срезанный пласт удаляется и штамп готов к работе, остаётся окунуть его в краску и сделать отпечаток.
Такие штампы не долговечны, но, вырезая различные фигурки на них, можно менять изображение оттисков и все они будут непохожи друг на друга.

Украшение открытки штампами Украсить открытку штампами очень легко и просто

Другой вид штампа можно сделать из прикорневой части пекинской капусты, аккуратно обрезав её листья. Отпечаток капустного штампа похож на соцветие розы и может украсить эффектную открытку.

Цветочный штампик из капусты Цветочный штампик можно сделать из капусты

Простая поздравительная открытка

Для начинающих мастериц будет достаточно использование самых простых подручных средств. Главное – желание творить и делать приятное окружающим, терпение в работе и безграничная фантазия. Выбор материалов для оформления открытки зависит от торжества, к которому она готовится, и адресата, его возраста и пола. Для того чтобы сделать своими руками открытку бабушке уместно будет использование бусин и цветов, а цветовая гамма в приятных, радующих глаз тонах. Такие подарки порадуют любую, дорогую для дарящего, представительницу прекрасного пола: маму, сестру или подругу.

Открытки с цветами для бабушки Открытки с цветами для бабушки Открытка в виде фартука для мамы или бабушки Интересно смотрится открытка для мамы или бабушки в форме фартука, ее можно подарить на 8 марта, день рождения или день матери Изготовление открытки с гиацинтами Изготовление открытки с гиацинтами из бумаги Открытка с ромашками из бумаги Открытка с ромашками из бумаги

Для мужчин выбирается другая тематика материалов: более сдержанная цветовая окраска и мужские аксессуары для украшения. Чтобы сделать открытку папе своими руками для оформления лучше выбрать спокойные тона бумаги, а в качестве украшений картинки и фигурки машин, купюр или любимых увлечений.

Открытка папе на 23 февраля в виде военной формы Открытка папе на 23 февраля в виде военной формы Идея открытки с машиной и фотографиями для папы Идея открытки с машиной и фотографиями для папы Открытка в виде рубашки для папы Открытка в виде рубашки для папы

Наиболее простой способ создания поздравительной открытки — это украшение картонного листа с помощью различных аппликаций, вырезанных вручную или с использованием стандартных наклеек. Для этого берётся яркий картон, складывается пополам и проглаживается утюгом, чтобы изгиб был аккуратным. На внутреннюю часть, там, где будет находиться поздравительная надпись, лучше наклеить светлый лист, это оттенит общий фон и сделает написанные слова более выразительными.

Совет! Во избежание ошибок, поздравительную подпись лучше сделать заранее, чтобы не пришлось из-за помарок или погрешностей переделывать всю открытку сначала. Внешняя часть открытки украшается выбранными аппликациями, разрисовывается красками или карандашами.

На фото элементы декоративного украшения, которые можно сделать своими руками.

Элементы декора для открытки Элементы декора для открытки можно сделать своими руками

Для этого понадобятся фантазия и подручные материалы: плотная бумага, клей (для объёма лучше использовать двусторонний скотч), пуговицы, ножницы и иголка с ниткой. Надо вырезать из бумаги четыре одинаковых по форме цветочка, размер каждого последующего должен быть чуть больше предыдущего. Лепестки надо руками загнуть, придавая им объёмную форму.

Изготовление цветочка для декорирования открытки Изготовление цветочка для декорирования открытки в технике аппликации

На середину каждого цветочка помещают скотч и произвольно закрепляют цветочки в единый бутон, внизу располагают самый большой и постепенно переходят к самому маленькому сверху. На место серединки пришивается пуговица.

Так же собираются более мелкие цветочки. Вместе с вырезанными листочками, с помощью клея, все элементы собираются в единый букет, который можно размещать для украшения открытки, на внешней части.

Техники, помогающие создавать шедевры

Наиболее простыми и часто употребляемыми техниками при изготовлении открыток являются:

  • скрапбукинг — вырезание и наклеивание различных фигур и рисунков из бумаги, тесьмы или ткани, использование бусин, страз, лент и других украшений;
  • скручивание полосок бумаги в различные по размеру завитушки, предание им всевозможных форм и составление из них композиций, так называемый квилинг;
  • айрис фолдинг – складывание полосок в определённой последовательности, получая в результате оригинальное, закрученное по спирали, изображение.

При всей замысловатости названий этих техник, они достаточно просты и доступны в применении.

Скрапбукинг

С помощью скрапбукинга можно создать необыкновенно трогательные презенты. Эта техника позволяет изменить готовую открытку и сделать её неповторимой и уникальной. Фото самодельных открыток показывают, какими разнообразными они могут быть, всё зависит только от фантазии и вкуса.

Скрап открытка ко дню Святого Валентина Скрап открытка ко дню Святого Валентина Скрап открытки на день рождения Скрап открытки — отличное уникальное дополнение к подарку на день рождения Новогодние открытки своими руками в технике скрапбукинг Новогодние открытки своими руками в технике скрапбукинг

Рассмотрим поэтапно, как сделать открытку своими руками. Для её изготовления понадобятся: три листа картона, два цветные и один белый, кружево и ленточка, три цветка из бумаги или ткани, три пуговицы, подходящие по тону. Из инструментов потребуются: линейка, ножницы, клей, гелевая или капиллярная ручка.

Из белого картона делается основа открытки, для этого лист 1620 см сгибается пополам.

По размерам указанным на рисунке выкраиваются цветные листы картона, большие и маленькие части. Размеры могут быть изменены, но с соблюдением пропорций.

Изготовление открытки в стиле скрапбукинг своими руками Изготовление открытки в стиле скрапбукинг своими руками

На отдельном прямоугольнике из цветной или белой бумаги делается поздравительная надпись. На тёмный картон приклеивается цветной так, чтобы отступы со всех сторон были одинаковыми. Маленький прямоугольник и надпись закрепляются на основной части подложки.

По ширине листа отмериваются кружево и лента, и последовательно приклеиваются к листу. Сверху закрепляется бантик из ленты, с опалёнными краями, чтобы они не распускались.

В маленьком прямоугольнике клеятся цветочки и пуговицы. Подложка готова и её надо приклеить на основу открытки, соблюдая отступы.
Капиллярной ручкой можно добавить рисунок или вензеля. Размещая по-разному одни и те же элементы можно добиться абсолютно разных комбинаций на открытке. Но в любом случае результат способен вызвать восхищение.

На видео мастер показывает поэтапное создание поздравительной открытки из простых доступных материалов:

Квилинг

Квилинг или бумагоскручивание интересный и захватывающий вид творчества, требующий аккуратности и терпения. Используя технику квилинг, можно создавать абсолютно разные изображения на открытках. От игривых и задорных детских сюжетов, до очень нежных и трогательных узоров.

Фото открыток, сделанных своими руками с использованием квилинг, показывают многогранность этого творчества.

Нежная открытка в технике квиллинг Нежная открытка в технике квиллинг Открытка в технике квиллинг Открытка в технике квиллинг на день рождения Открытка с сердцем в технике квиллинг Открытка с сердцем в технике квиллинг

В основе техники лежит скручивание тонких полосок цветной бумаги в спиральки и путём придавливания пальцами придание им определённой формы. Для этого нужны полоски цветной бумаги, окрашенные с двух сторон, зубочистка и клей. Полоска бумаги плотно наматывается на зубочистку. Сняв моток с зубочистки, витки спирали надо слегка ослабить и закрепить край бумаги клеем. Путём зажима пальцами можно этой спирали придать определённую конфигурацию. Полученные фигурки могут быть самой разнообразной формы и размера, но существует набор базовых элементов, из которых можно создать всевозможные изображения. Располагая их в определённой последовательности, получаются замысловатые узоры и фигурки.

Элементы квиллинга Элементы квиллинга Изготовление волнистого элемента в технике квиллинг Изготовление волнистого элемента в технике квиллинг

Дети с легкостью могут овладеть этой техникой, позволяющей сделать открытку маме своими руками, к любому празднику, очень трогательной и нежной. При изготовлении открытки с использованием только техники квилинг, понадобится картон для основы и различные фигурки спиралек.

Совет! Использование различных техник, при изготовлении открыток своими руками, органично дополняют друг друга и делают её настоящим подарком, запоминающимся на долгие годы.

Айрис фолдинг

Другими словами эту технику называют «радужное складывание», потому что в результате работы получается изображение из равномерно закрученных по спирали разноцветных полос. Такая работа требует сосредоточенности и усердия и заключается в раскладывании цветных полос по схеме в определённом порядке.

Перед наступлением праздника Пасхи можно сделать открытку своими руками бабушке с изображением пасхального яйца.

Изготовление открытки в технике айрис фолдинг Изготовление открытки в технике айрис фолдинг в виде яйца к пасхе

Для её изготовления понадобятся однотонный картон для основы и с рисунком для заготовки, тканевые или бумажные ленты, канцелярский нож, ножницы, клей, тонкий скотч и дополнительные украшения. Работа проводится обязательно с использованием шаблона, по его форме на заготовке вырезается фигура, с помощью канцелярского ножа.

Заготовка размещается лицевой стороной к столу, в отверстии временно прикрепляется шаблон и по часовой стрелке поочередно, в соответствии со схемой, накладываются и закрепляются скотчем цветные полосы.

Когда все полосы уложены, шаблон убирается и заготовка приклеивается к основе.

Внешнюю сторону открытки можно дополнительно украсить или разрисовать. Техника айрис фолдинг позволяет изготовить любое изображение в радужной раскраске. Сделать открытку папе своими руками можно с изображением необычной машины.

Открытка с машиной в технике айрис фолдитнг Открытка с машиной в технике айрис фолдитнг отлично подойдет для пап

Объёмная открытка

Объёмные открытки занимают отдельное место в изготовлении сюрпризов, потому что внутри неё скрыта конструкция, которая при открывании разворачивается и становится объёмной. На первый взгляд такой презент кажется сложным и трудновыполнимым, но стоит один раз попробовать сделать объёмную открытку своими руками, и сразу станет ясно, насколько это просто, а полученный результат вдохновит для создания новых творений.

Внешняя сторона оформляется любым полюбившимся способом, а внутренний трёхмерный эффект создается за счет правильно сделанных надрезов и загибов или аккуратно склеенных в определённом порядке деталей.

Для открытки с объёмным подарком внутри понадобится два листа разноцветного картона, канцелярский нож, линейка, карандаш и доска для работы. На внутреннем листе картона, с изнаночной стороны, согласно схеме, рисуется изображение подарка.

Изготовление объемной открытки с подарками своими руками Изготовление объемной открытки с подарками своими руками

Следует учитывать, что в месте сгиба, посередине листа должно находиться основание подарка. Аккуратно ножом делаются вертикальные разрезы, вырезается бант и отверстие на нем. Чтобы рисунок стал объёмным, горизонтальные линии загибают.

На основу наклеивается заготовка и открытка готова для вручения адресату.

Используя такую технику можно сделать объёмную открытку своими руками с различными фигурами, главное аккуратно и правильно сделать все необходимые надрезы.

Следующую технику создания объёмной открытки можно использовать для поздравления с любым праздником, изменяя элементы декора внутренней части.

Объемная открытка своими руками Объемная открытка своими руками

Для основы надо взять два листа плотного картона и нож. Перегнув их посередине, на внутреннем листе, на сгибе, делаются парные надрезы, разной глубины. Каждую из полученных планочек загибают внутрь листа, они служат для основы, и на них будут крепиться любые декоративные изображения, с помощью клея или двустороннего скотча.

Верхняя часть заготовки плотно приклеивается к внутренней.

При желании внешняя часть украшается с помощью других способов декорирования или подписывается.

Для изготовления оригинальной объёмной открытки с сердцем спиральной формы, внутри неё понадобится: плотный картон для основы, двусторонняя цветная бумага, клей и ножницы.

Объемная открытка с сердцем Объемная открытка с сердцем по спирали

Из бумаги вырезаются два сердца и режутся спирально по схеме, с надрезом посередине.

С помощью этих надрезов, вставляя, их друг в друга, сердца соединяются, можно просто склеить маленькие сердечки между собой.

Выкройка для объемной открытки с сердцем Выкройка для объемной открытки с сердцем

Самые внешние завитки сердец приклеиваются к картонному основанию открытки, на противоположные её части. При открывании образуются объёмные спиралевидные сердечки.

Своими руками можно сделать открытку для мамы, которая выглядит необыкновенно нежно и трепетно.

Открытка с объемным букетом цветов из бумаги своими руками Открытка с объемным букетом цветов из бумаги своими руками

На видео подробно описан процесс создания такой поздравительной открытки:


При всей сложности конструкции, на вид, сделать её своими руками достаточно просто и быстро. Вид такого сюрприза приятно удивит окружающих и доставит массу приятных ощущений в праздничный день.

На фото представлен общий вид еще одной красивой открытки, которую можно сделать своими руками.Видео подробно показывает, как сделать такую необыкновенную и восхитительную открытку:


Существует огромное количество идей и способов создания прекрасных поздравительных открыток. Руками мастериц из простых подручных материалов, благодаря мастерству и вкусу, создаются по-настоящему прекрасные шедевры, способные вызывать восхищение у окружающих и приносить радость. Не бойтесь творить и создавать красоту своими руками. Это захватывающий творческий процесс, с восхитительным результатом. 464864864

Россия в отношении ветроэнергетических ресурсов занимает двоякое положение. С одной стороны, благодаря огромной общей площади и обилию равнинных местностей ветра в целом много, и он большей частью ровный. С другой – наши ветры преимущественно низкопотенциальные, медленные, см. рис. С третьей, в мало обжитых местностях ветры буйные. Исходя из этого, задача завести на хозяйстве ветрогенератор вполне актуальна. Но, чтобы решить – покупать достаточно дорогое устройство, или сделать его своими руками, нужно как следует подумать, какой тип (а их очень много) для какой цели выбрать.

Ветроэнергетические ресурсы России

Ветроэнергетические ресурсы России

Основные понятия

  1. КИЭВ – коэффициент использования энергии ветра. В случае применения для расчета механистической модели плоского ветра (см. далее) он равен КПД ротора ветросиловой установки (ВСУ).
  2. КПД – сквозной КПД ВСУ, от набегающего ветра до клемм электрогенератора, или до количества накачанной в бак воды.
  3. Минимальная рабочая скорость ветра (МРС) – скорость его, при которой ветряк начинает давать ток в нагрузку.
  4. Максимально допустимая скорость ветра (МДС) – его скорость, при которой выработка энергии прекращается: автоматика или отключает генератор, или ставит ротор во флюгер, или складывает его и прячет, или ротор сам останавливается, или ВСУ просто разрушается.
  5. Стартовая скорость ветра (ССВ) – при такой его скорости ротор способен провернуться без нагрузки, раскрутиться и войти в рабочий режим, после чего можно включать генератор.
  6. Отрицательная стартовая скорость (ОСС) – это значит, что ВСУ (или ВЭУ – ветроэнергетическая установка, или ВЭА, ветроэнергетический агрегат) для запуска при любой скорости ветра требует обязательной раскрутки от постороннего источника энергии.
  7. Стартовый (начальный) момент – способность ротора, принудительно заторможенного в потоке воздуха, создавать вращающий момент на валу.
  8. Ветродвигатель (ВД) – часть ВСУ от ротора до вала генератора или насоса, или другого потребителя энергии.
  9. Роторный ветрогенератор – ВСУ, в которой энергия ветра преобразуется во вращательный момент на валу отбора мощности посредством вращения ротора в потоке воздуха.
  10. Диапазон рабочих скоростей ротора – разность между МДС и МРС при работе на номинальную нагрузку.
  11. Тихоходный ветряк – в нем линейная скорость частей ротора в потоке существенно не превосходит скорость ветра или ниже ее. Динамический напор потока непосредственно преобразуется в тягу лопасти.
  12. Быстроходный ветряк – линейная скорость лопастей существенно (до 20 и более раз) выше скорости ветра, и ротор образует свою собственную циркуляцию воздуха. Цикл преобразования энергии потока в тягу сложный.

Примечания:

  1. Тихоходные ВСУ, как правило, имеют КИЭВ ниже, чем быстроходные, но имеют стартовый момент, достаточный для раскрутки генератора без отключения нагрузки и нулевую ССВ, т.е. абсолютно самозапускающиеся и применимы при самых слабых ветрах.
  2. Тихоходность и быстроходность – понятия относительные. Бытовой ветряк на 300 об/мин может быть тихоходным, а мощные ВСУ типа EuroWind, из которых набирают поля ветроэлектростанций, ВЭС (см. рис.) и роторы которых делают порядка 10 об/мин – быстроходные, т.к. при таком их диаметре линейная скорость лопастей и их аэродинамика на большей части размаха – вполне «самолетные», см. далее.

Ветряная электростанция

Какой нужен генератор?

Электрический генератор для ветряка бытового назначения должен вырабатывать электроэнергию в широком диапазоне скоростей вращения и обладать способностью самозапуска без автоматики и внешних источников питания. В случае использования ВСУ с ОСС (ветряки с раскруткой), обладающих, как правило, высокими КИЭВ и КПД, он должен быть и обратимым, т.е. уметь работать и как двигатель. При мощностях до 5 кВт этому условию удовлетворяют электрические машины с постоянными магнитами на основе ниобия (супермагнитами); на стальных или ферритовых магнитах можно рассчитывать не более чем на 0,5-0,7 кВт.

Примечание: асинхронные генераторы переменного тока или коллекторные с ненамагниченным статором не годятся совершенно. При уменьшении силы ветра они «погаснут» задолго до того, как его скорость упадет до МРС, и потом сами не запустятся.

Отличное «сердце» ВСУ мощностью от 0,3 до 1-2 кВт получается из автогенератора переменного тока со встроенным выпрямителем; таких сейчас большинство. Во-первых, они держат выходное напряжение 11,6-14,7 В в довольно широком диапазоне скоростей без внешних электронных стабилизаторов. Во-вторых, кремниевые вентили открываются, когда напряжение на обмотке достигнет примерно 1,4 В, а до этого генератор «не видит» нагрузки. Для этого генератор нужно уже довольно прилично раскрутить.

В большинстве случаев автогенератор можно непосредственно, без зубчатой или ременной передачи, соединить с валом быстроходного ВД, подобрав обороты выбором количества лопастей, см. ниже. «Быстроходки» имеют малый или нулевой стартовый момент, но ротор и без отключения нагрузки успеет достаточно раскрутиться, прежде чем вентили откроются и генератор даст ток.

Выбор по ветру

Прежде чем решать, какой сделать ветрогенератор, определимся с местной аэрологией. В серо-зеленоватых (безветренных) областях ветровой карты хоть какой-то толк будет лишь от парусного ветродвигателя (и них далее поговорим). Если необходимо постоянное энергоснабжение, то придется добавить бустер (выпрямитель со стабилизатором напряжения), зарядное устройство, мощную аккумуляторную батарею, инвертор 12/24/36/48 В постоянки в 220/380 В 50 Гц переменного тока. Обойдется такое хозяйство никак не менее .000, и снять долговременную мощность более 3-4 кВт вряд ли получится. В общем, при непреклонном стремлении к альтернативной энергетике лучше поискать другой ее источник.

В желто-зеленых, слабоветренных местах, при потребности в электричестве до 2-3 кВт самому можно взяться за тихоходный вертикальный ветрогенератор. Их разработано несть числа, и есть конструкции, по КИЭВ и КПД почти не уступающие «лопастникам» промышленного изготовления.

Если же ВЭУ для дома предполагается купить, то лучше ориентироваться на ветряк с парусным ротором. Споров и них много, и в теории пока еще не все ясно, но работают. В РФ «парусники» выпускают в Таганроге на мощность 1-100 кВт.

В красных, ветреных, регионах выбор зависит от потребной мощности. В диапазоне 0,5-1,5 кВт оправданы самодельные «вертикалки»; 1,5-5 кВт – покупные «парусники». «Вертикалка» тоже может быть покупной, но обойдется дороже ВСУ горизонтальной схемы. И, наконец, если требуется ветряк мощностью 5 кВт и более, то выбирать нужно между горизонтальными покупными «лопастниками» или «парусниками».

Примечание: многие производители, особенно второго эшелона, предлагают комплекты деталей, из которых можно собрать ветрогенератор мощностью до 10 кВт самостоятельно. Обойдется такой набор на 20-50% дешевле готового с установкой. Но прежде покупки нужно внимательно изучить аэрологию предполагаемого места установки, а затем по спецификациям подобрать подходящие тип и модель.

О безопасности

Детали ветродвигателя бытового назначения в работе могут иметь линейную скорость, превосходящую 120 и даже 150 м/с, а кусочек любого твердого материала весом в 20 г, летящий со скоростью 100 м/с, при «удачном» попадании убивает здорового мужика наповал. Стальная, или из жесткого пластика, пластина толщиной 2 мм, движущаяся со скоростью 20 м/с, рассекает его же напополам.

Кроме того, большинство ветряков мощностью более 100 Вт довольно сильно шумят. Многие порождают колебания давления воздуха сверхнизкой (менее 16 Гц) частоты – инфразвуки. Инфразвуки неслышимы, но губительны для здоровья, а распространяются очень далеко.

Примечание: в конце 80-х в США был скандал – пришлось закрыть крупнейшую на тот момент в стране ВЭС. Индейцы из резервации в 200 км от поля ее ВСУ доказали в суде, что резко участившиеся у них после ввода ВЭС в эксплуатацию расстройства здоровья обусловлены ее инфразвуками.

В силу указанных выше причин установка ВСУ допускается на расстоянии не менее 5 их высот от ближайших жилых строений. Во дворах частных домовладений можно устанавливать ветряки промышленного изготовления, соответствующим образом сертифицированные. На крышах ставить ВСУ вообще нельзя – при их работе, даже у маломощных, возникают знакопеременные механические нагрузки, способные вызвать резонанс строительной конструкции и ее разрушение.

Примечание: высотой ВСУ считается наивысшая точка ометаемого диска (для лопастных роторов) или геомерической фигуры (для вертикальных ВСУ с ротором на древке). Если мачта ВСУ или ось ротора выступают вверх еще выше, высота считается по их топу – верхушке.

Ветер, аэродинамика, КИЭВ

Самодельный ветрогенератор подчиняется тем же законам природы, что и заводской, рассчитанный на компьютере. И самодельщику основы его работы нужно понимать очень хорошо – в его распоряжении чаще всего нет дорогих суперсовременных материалов и технологического оборудования. Аэродинамика же ВСУ ох как непроста…

Ветер и КИЭВ

Для расчета серийных заводских ВСУ используется т. наз. плоская механистическая модель ветра. В ее основе следующие предположения:

  • Скорость и направление ветра постоянны в пределах эффективной поверхности ротора.
  • Воздух – сплошная среда.
  • Эффективная поверхность ротора равна ометаемой площади.
  • Энергия воздушного потока – чисто кинетическая.

При таких условиях максимальную энергию единицы объема воздуха вычисляют по школьной формуле, полагая плотность воздуха при нормальных условиях 1,29 кгкуб. м. При скорости ветра 10 м/с один куб воздуха несет в себе 65 Дж, и с одного квадрата эффективной поверхности ротора можно, при 100% КПД всей ВСУ, снять 650 Вт. Это весьма упрощенный подход – все знают, что ветер идеально ровным не бывает. Но на это приходится идти, чтобы обеспечить повторяемость изделий – обычное в технике дело.

Плоскую модель игнорировать не следует, она дает четкий минимум доступной энергии ветра. Но воздух, во-первых, сжимаем, во-вторых, очень текуч (динамическая вязкость всего 17,2 мкПас). Это значит, поток может обтекать ометаемую площадь, уменьшая эффективную поверхность и КИЭВ, что чаще всего и наблюдается. Но в принципе возможна и обратная ситуация: ветер стекается к ротору и площадь эффективной поверхности тогда окажется больше ометаемой, а КИЭВ – больше 1 относительно его же для плоского ветра.

Приведем два примера. Первый – прогулочная, довольно тяжеловесная, яхта может идти не только против ветра, но и быстрее его. Ветер имеется в виду внешний; вымпельный ветер все равно должен быть быстрее, иначе как он судно потянет?

Второй – классика авиационной истории. На испытаниях МИГ-19 оказалось, что перехватчик, который был на тонну тяжелее фронтового истребителя, по скорости разгоняется быстрее. С теми же движками в том же планере.

Теоретики не знали, что и думать, и всерьез засомневались в законе сохранения энергии. В конце концов оказалось – дело в выступающем из воздухозаборника конусе обтекателя РЛС. От его носка к обечайке возникало уплотнение воздуха, как бы сгребавшее его со сторон к компрессорам двигателей. С тех пор ударные волны прочно вошли в теорию как полезные, и фантастические летные данные современных самолетов в немалой степени обусловлены их умелым использованием.

Аэродинамика

Развитие аэродинамики принято делить на две эпохи – до Н. Г. Жуковского и после. Его доклад «О присоединенных вихрях» от 15 ноября 1905 г. стал началом новой эры в авиации.

До Жуковского летали на поставленных плашмя парусах: полагалось, что частицы набегающего потока отдают весь свой импульс передней кромке крыла. Это позволяло сразу избавиться от векторной величины – момента количества движения – порождавшей зубодробительную и чаще всего неаналитическую математику, перейти к куда более удобным скалярным чисто энергетическим соотношениям, и получить в итоге расчетное поле давления на несущую плоскость, более-менее похожее на настоящее.

Такой механистический подход позволил создать аппараты, способные худо-бедно подняться в воздух и совершить перелет из одного места в другое, не обязательно грохнувшись на землю где-то по пути. Но стремление увеличить скорость, грузоподъемность и другие летные качества все больше выявляло несовершенство первоначальной аэродинамической теории.

Идея Жуковского была такова: вдоль верхней и нижней поверхностей крыла воздух проходит разный путь. Из условия непрерывности среды (пузыри вакуума сами по себе в воздухе не образуются) следует, что скорости верхнего и нижнего потоков, сходящих с задней кромки, должны отличаться. Вследствие пусть малой, но конечной вязкости воздуха там из-за разности скоростей должен образоваться вихрь.

Вихрь вращается, а закон сохранения количества движения, столь же непреложный, как и закон сохранения энергии, справедлив и для векторных величин, т.е. должен учитывать и направление движения. Поэтому тут же, на задней кромке, должен сформироваться противоположно вращающийся вихрь с таким же вращательным моментом. За счет чего? За счет энергии, вырабатываемой двигателем.

Для практики авиации это означало революцию: выбрав соответствующий профиль крыла, можно было присоединенный вихрь пустить вокруг крыла в виде циркуляции Г, увеличивающей его подъемную силу. Т.е., затратив часть, а для больших скоростей и нагрузок на крыло – большую часть, мощности мотора, можно создать вокруг аппарата воздушный поток, позволяющий добиться лучших летных качеств.

Это делало авиацию авиацией, а не частью воздухоплавания: теперь летательный аппарат мог сам создавать себе нужную для полета среду и не быть более игрушкой воздушных потоков. Нужен только двигатель помощнее, и еще и еще мощнее…

Снова КИЭВ

Но у ветряка мотора нет. Он, наоборот, должен отбирать энергию у ветра и давать ее потребителям. И здесь выходит – ноги вытащил, хвост увяз. Пустили слишком мало энергии ветра на собственную циркуляцию ротора – она будет слабой, тяга лопастей – малой, а КИЭВ и мощность – низкими. Отдадим на циркуляцию много – ротор при слабом ветре будет на холостом ходу крутиться как бешеный, но потребителям опять достается мало: чуть дали нагрузку, ротор затормозился, ветер сдул циркуляцию, и ротор стал.

Закон сохранения энергии «золотую середину» дает как раз посерединке: 50% энергии даем в нагрузку, а на остальные 50% подкручиваем поток до оптимума. Практика подтверждает предположения: если КПД хорошего тянущего пропеллера составляет 75-80%, то КИЭВ так же тщательно рассчитанного и продутого в аэродинамической трубе лопастного ротора доходит до 38-40%, т.е. до половины от того, чего можно добиться при избытке энергии.

Современность

Ныне аэродинамика, вооруженная современной математикой и компьютерами, все более уходит от неизбежно что-то да упрощающих моделей к точному описанию поведения реального тела в реальном потоке. И тут, кроме генеральной линии – мощность, мощность, и еще раз мощность! – обнаруживаются пути побочные, но многообещающие как раз при ограниченном количестве поступающей в систему энергии.

Известный авиатор-альтернативщик Пол Маккриди еще в 80-х создал самолет, с двумя моторчиками от бензопилы мощностью в 16 л.с. показавший 360 км/ч. Причем шасси его было трехопорным неубирающимся, а колеса – без обтекателей. Ни один из аппаратов Маккриди не вышел на линию и не встал на боевое дежурство, но два – один с поршневыми моторами и пропеллерами, а другой реактивный – впервые в истории облетели вокруг земного шара без посадки на одной заправке.

Парусная яхта на подводных крыльях

Парусная яхта на подводных крыльях

Парусов, породивших изначальное крыло, развитие теории тоже коснулось весьма существенно. «Живая» аэродинамика позволила яхтам при ветре в 8 узл. встать на подводные крылья (см. рис.); чтобы разогнать такую громадину до нужной скорости гребным винтом, требуется двигатель не менее 100 л.с. Гоночные катамараны при таком же ветре ходят со скоростью около 30 узл. (55 км/ч).

Есть и находки совершенно нетривиальные. Любители самого редкого и экстемального спорта – бейсджампинга – надев апециальный костюм-крыло, вингсьют, летают без мотора, маневрируя, на скорости более 200 км/ч (рис. справа), а затем плавно приземляются в заранее выбранном месте. В какой сказке люди летают сами по себе?

Бейсджампер в видгсьюте

Бейсджампер в видгсьюте

Разрешились и многие загадки природы; в частности – полет жука. По классической аэродинамике, он летать не способен. Точно так же, как и родоначальник «стелсов» F-117 с его крылом ромбовидного профиля тоже не способен подняться в воздух. А МИГ-29 и Су-27, которые некоторое время могут лететь хвостом вперед, и вовсе ни в какие представления не укладываются.

И почему тогда, занимаясь ветродвигателями, не забавой и не орудием уничтожения себе подобных, а источником жизненно важного ресурса, нужно плясать непременно от теории слабых потоков с ее моделью плоского ветра? Неужели не найдется возможности продвинуться дальше?

Чего ожидать от классики?

Однако от классики отказываться ни в коем случае не следует. Она дает основу, не оперевшись на которую нельзя подняться выше. Точно так же, как теория множеств не отменяет таблицу умножения, а от квантовой хромодинамики яблоки с деревьев вверх не улетят.

Итак, на что можно рассчитывать при классическом подходе? Посмотрим на рисунок. Слева – типы роторов; они изображены условно. 1 – вертикальный карусельный, 2 – вертикальный ортогональный (ветряная турбина); 2-5 – лопастные роторы с разным количеством лопастей с оптимизированными профилями.

Сравнение эффективности ВСУ разных типов

Сравнение эффективности ВСУ разных типов

Справа по горизонтальной оси отложена относительная скорость ротора, т.е., отношение линейной скорости лопасти к скорости ветра. По вертикальной вверх – КИЭВ. А вниз – опять же относительный крутящий момент. Единичным (100%) крутящим моментом считается такой, который создает насильно заторможенный в потоке ротор со 100% КИЭВ, т.е. когда вся энергия потока преобразуется во вращающее усилие.

Такой подход позволяет делать далеко идущие выводы. Скажем, количество лопастей нужно выбирать не только и не столько по желательной скорости вращения: 3- и 4-лопастники сразу много теряют по КИЭВ и вращательному моменту по сравнению с хорошо работающими примерно в том же диапазоне скорстей 2- и 6-лопастниками. А внешне похожие карусель и ортогонал обладают принципиально разными свойствами.

В целом же предпочтение следует отдавать лопастным роторам, кроме случаев, когда требуются предельная дешевизна, простота, необслуживаемый самозапуск без автоматики и невозможен подъем на мачту.

Примечание: о парусных роторах поговорим особо – они, похоже, в классику не укладываются.

Вертикалки

ВСУ с вертикальной осью вращения имеют неоспоримое для быта преимущество: их узлы, требующие обслуживания, сосредоточены внизу и не нужен подъем наверх. Там остается, и то не всегда, упорно-опорный самоустанавливающийся подшипник, но он прочен и долговечен. Поэтому, проектируя простой ветрогенератор, отбор вариантов нужно начинать с вертикалок. Основные их типы представлены на рис.

Вертикальные ветрогенераторы

Вертикальные ветрогенераторы

ВС

На первой позиции – самый простейший, чаще всего называемый ротором Савониуса. На самом деле его изобрели в 1924 г. в СССР Я. А. и А. А. Воронины, а финский промышленник Сигурд Савониус бессовестно присвоил себе изобретение, проигнорировав советское авторское свидетельство, и начал серийный выпуск. Но внедрение в судьбе изобретения значит очень много, поэтому мы, чтобы не ворошить прошлое и не тревожить прах усопших, назовем этот ветряк ротором Ворониных-Савониуса, или для краткости, ВС.

ВС для самодельщика всем хорош, кроме «паровозного» КИЭВ в 10-18%. Однако в СССР над ним работали много, и наработки есть. Ниже мы рассмотрим усовершенствованную конструкцию, не намного более сложную, но по КИЭВ дающую фору лопастникам.

Примечание: двухлопастный ВС не крутится, а дергается рывками; 4-лопастный лишь немного плавнее, но много теряет в КИЭВ. Для улучшения 4-«корытные» чаще всего разносят на два этажа – пара лопастей внизу, а другая пара, повернутая на 90 градусов по горизонтали, над ними. КИЭВ сохраняется, и боковые нагрузки на механику слабеют, но изгибные несколько возрастают, и при ветре более 25 м/с у такой ВСУ на древке, т.е. без растянутого вантами подшипника над ротором, «срывает башню».

Дарье

Следующий – ротор Дарье; КИЭВ – до 20%. Он еще проще: лопасти – из простой упругой ленты безо всякого профиля. Теория ротора Дарье еще недостаточно разработана. Ясно только, что начинает он раскручиваться за счет разности аэродинамического сопротивления горба и кармана ленты, а затем становится вроде как быстроходным, образуя собственную циркуляцию.

Вращательный момент мал, а в стартовых положениях ротора параллельно и перпендикулярно ветру вообще отсутствует, поэтому самораскрутка возможна только при нечетном количестве лопастей (крыльев?) В любом случае на время раскрутки нагрузку от генератора нужно отключать.

Есть у ротора Дарье еще два нехороших качества. Во-первых, при вращении вектор тяги лопасти описывает полный оборот относительно ее аэродинамического фокуса, и не плавно, а рывками. Поэтому ротор Дарье быстро разбивает свою механику даже при ровном ветре.

Во-вторых, Дарье не то что шумит, а вопит и визжит, вплоть до того, что лента рвется. Происходит это вследствие ее вибрации. И чем больше лопастей, тем сильнее рев. Так что Дарье если и делают, то двухлопастными, из дорогих высокопрочных звукопоглощающих материалов (карбона, майлара), а для раскрутки посередине мачты-древка приспосабливают небольшой ВС.

Ортогонал

На поз. 3 – ортогональный вертикальный ротор с профилированными лопастями. Ортогональный потому, что крылья торчат вертикально. Переход от ВС к ортогоналу иллюстрирует рис. слева.

Карусельный и ортогональный роторы

Карусельный и ортогональный роторы

Угол установки лопастей относительно касательной к окружности, касающейся аэродинамических фокусов крыльев, может быть как положительным (на рис.), так и отрицательным, сообразно силе ветра. Иногда лопасти делают поворотными и ставят на них флюгерки, автоматически держащие «альфу», но такие конструкции часто ломаются.

Центральное тело (голубое на рис.) позволяет довести КИЭВ почти до 50% В трехлопастном ортогонале оно должно в разрезе иметь форму треугольника со слегка выпуклыми сторонами и скругленными углами, а при большем количестве лопастей достаточно простого цилиндра. Но теория для ортогонала оптимальное количество лопастей дает однозначно: их должно быть ровно 3.

Ортогонал относится к быстроходным ветрякам с ОСС, т.е. обязательно требует раскрутки при вводе в эксплуатацию и после штиля. По ортогональной схеме выпускаются серийные необслуживаемые ВСУ мощностью до 20 кВт.

Геликоид

Геликоидный ротор, или ротор Горлова (поз. 4) – разновидность ортогонала, обеспечивающая равномерное вращение; ортогонал с прямыми крыльями «рвет» лишь немного слабее двухлопастного ВС. Изгиб лопастей по геликоиде позволяет избежать потерь КИЭВ из-за их кривизны. Хотя часть потока кривая лопасть и отбрасывает, не используя, но зато и загребает часть в зону наибольшей линейной скорости, компенсируя потери. Геликоиды используют реже прочих ветряков, т.к. они вследствие сложности изготовления оказываются дороже равных по качеству собратьев.

Бочка-загребушка

На 5 поз. – ротор типа ВС, окруженный направляющим аппаратом; его схема представлена на рис. справа. В промышленном исполнении встречается редко, т.к. дорогостоящий отвод земли не компенсирует прироста мощности, а материалоемкость и сложность производства велики. Но самодельщик, боящийся работы – уже не мастер, а потребитель, и, если нужно не более 0,5-1,5 кВт, то для него «бочка-загребушка» лакомый кусок:

Вертикальный ротор с направляющим аппаратом

Вертикальный ротор с направляющим аппаратом

  • Ротор такого типа абсолютно безопасен, бесшумен, не создает вибраций и может быть установлен где угодно, хоть на детской площадке.
  • Согнуть «корыта» из оцинковки и сварить каркас из труб – работа ерундовая.
  • Вращение – абсолютно равномерное, детали механики можно взять самые дешевые или из хлама.
  • Не боится ураганов – слишком сильный ветер не может протолкнуться в «бочку»; вокруг нее возникает обтекаемый вихревой кокон (мы с этим эффектом еще столкнемся).
  • А самое главное – поскольку поверхность «загребушки» в несколько раз больше таковой ротора внутри, КИЭВ может быть и сверхединичным, а вращательным момент уже при 3 м/с у «бочки» трехметрового диаметра такой, что генератору на 1 кВт с предельной нагрузкой, как говорится, лучше и не дергаться.

Видео: ветрогенератор Ленца

ВСУ Бирюкова

В 60-х в СССР Е. С. Бирюков запатентовал карусельную ВСУ с КИЭВ 46%. Немного позже В. Блинов добился от конструкции на том же принципе КИЭВ 58%, но данных о ее испытаниях нет. А натурные испытания ВСУ Бирюкова были проведены сотрудниками журнала «Изобретатель и рационализатор». Двухэтажный ротор диаметром 0,75 м и высотой 2 м при свежем ветре раскручивал на полную мощность асинхронный генератор 1,2 кВт и выдерживал без поломки 30 м/с. Чертежи ВСУ Бирюкова приведены на рис.

ВСУ Бирюкова

Позиции:

  1. ротор из кровельной оцинковки;
  2. самоустанавливающийся двухрядный шариковый подшипник;
  3. ванты – 5 мм стальной трос;
  4. ось-древко – стальная труба с толщиной стенок 1,5-2,5 мм;
  5. рычаги аэродинамического регулятора оборотов;
  6. лопасти регулятора оборотов – 3-4 мм фанера или листовой пластик;
  7. тяги регулятора оборотов;
  8. груз регулятора оборотов, его вес определяет частоту вращения;
  9. ведущий шкив – велосипедное колесо без шины с камерой;
  10. подпятник – упорно-опорный подшипник;
  11. ведомый шкив – штатный шкив генератора;
  12. генератор.

Бирюков на свою ВСУ получил сразу несколько авторских свидетельств. Во-первых, обратите внимание на разрез ротора. При разгоне он работает подобно ВС, создавая большой стартовый момент. По мере раскрутки во внешних карманах лопастей создается вихревая подушка. С точки зрения ветра, лопасти становятся профилированными, и ротор превращается в быстроходный ортогонал, причем виртуальный профиль меняется соответственно силе ветра.

Во-вторых, профилированный канал между лопастями в рабочем диапазоне скоростей работает как центральное тело. Если же ветер усиливается, то в нем также создается вихревая подушка, выходящая за пределы ротора. Возникает такой же вихревой кокон, как вокруг ВСУ с направляющим аппаратом. Энергия на его создание берется от ветра, и тому на поломку ветряка ее уже не хватает.

В-третьих, регулятор оборотов предназначен прежде всего для турбины. Он держит ее обороты оптимальными с точки зрения КИЭВ. А оптимум частоты вращения генератора обеспечивается выбором передаточного отношения механики.

Примечание: после публикаций в ИР за 1965 г. ВСУ Бирюкова канула в небытие. Ответа от инстанций автор так и не дождался. Судьба многих советских изобретений. Говорят, какой-то японец стал миллиардером, регулярно читая советские популярно-технические журналы и патентуя у себя все, заслуживающее внимания.

Лопастники

Как у сказано, по классике горизонтальный ветрогенератор с лопастным ротором – наилучший. Но, во-первых, ему нужен стабильный хотя бы средней силы ветер. Во-вторых, конструкция для самодельщика таит в себе немало подводных камней, из-за чего нередко плод долгих упорных трудов в лучшем случае освещает туалет, прихожую или крыльцо, а то и оказывается способен только раскрутить самого себя.

Лопастный горизонтальный ветрогенератор

По схемам на рис. рассмотрим подробнее; позиции:

  • Фиг. А:
  1. лопасти ротора;
  2. генератор;
  3. станина генератора;
  4. защитный флюгер (ураганная лопата);
  5. токосъемник;
  6. шасси;
  7. поворотный узел;
  8. рабочий флюгер;
  9. мачта;
  10. хомут под ванты.
  • Фиг. Б, вид сверху:
  1. защитный флюгер;
  2. рабочий флюгер;
  3. регулятор натяжения пружины защитного флюгера.
  • Фиг. Г, токосъемник:
  1. коллектор с медными неразрезными кольцевыми шинами;
  2. подпружиненные меднографитовые щетки.

Примечание: ураганная защита для горизонтального лопастника диаметром более 1 м совершенно необходима, т.к. создать вокруг себя вихревой кокон он не способен. При меньших размерах можно добиться выносливости ротора до 30 м/с с лопастями из пропилена.

Итак, где нас ждут «спотыки»?

Лопасти

Профилировка и крутка лопасти ВСУ

Профилировка и крутка лопасти ВСУ

Рассчитывать добиться мощности на валу генератора более 150-200 Вт на лопастях любого размаха, вырезанных из толстостенной пластиковой трубы, как часто советуют – надежды беспросветного дилетанта. Лопасть из трубы (если только она не настолько толстая, что используется просто как заготовка) будет иметь сегментный профиль, т.е. его верхняя, или обе поверхности будут дугами окружности.

Сегментные профили пригодны для несжимаемой среды, скажем, для подводных крыльев или лопастей гребного винта. Для газов же нужна лопасть переменного профиля и шага, для примера см. рис.; размах – 2 м. Это будет сложное и трудоемкое изделие, требующее кропотливого расчета во всеоружии теории, продувок в трубе и натурных испытаний.

Генератор

При насадке ротора прямо на его вал штатный подшипник скоро разобьется – одинаковой нагрузки на все лопасти в ветряках не бывает. Нужен промежуточный вал со специальным опорным подшипником и механическая передача от него на генератор. Для больших ветряков опорный подшипник берут самоустанавливающийся двухрядный; в лучших моделях – трехъярусный, Фиг. Д на рис. выше. Такой позволяет валу ротора не только слегка изгибаться, но и немного смещаться из стороны в сторону или вверх-вниз.

Примечание: на разработку опорного подшипника для ВСУ типа EuroWind ушло около 30 лет.

Аварийный флюгер

Принцип его работы показывает Фиг. В. Ветер, усиливаясь, давит на лопату, пружина растягивается, ротор перекашивается, обороты его падают и в конце концов он становится параллельно потоку. Вроде бы все хорошо, но – гладко было на бумаге…

Попробуйте в ветреный день удержать за ручку параллельно ветру крышку от выварки или большой кастрюли. Только осторожно – вертлявая железяка может садануть по физиономbии так, что расквасит нос, рассечет губу, а то и выбьет глаз.

Плоский ветер бывает только в теоретических выкладках и, с достаточной для практики точностью, в аэродинамических трубах. Реально же ураган ветряки с ураганной лопатой корежит больше, чем вовсе беззащитные. Лучше все-таки менять исковерканные лопасти, чем делать заново все. В промышленных установках – другое дело. Там шаг лопастей, по каждой в отдельности, отслеживает и регулирует автоматика под управлением бортового компьютера. И делаются они из сверхпрочных композитов, а не из водопроводных труб.

Токосъемник

Это – регулярно обслуживаемый узел. Любой энергетик знает, что коллектор со щетками нужно чистить, смазывать, регулировать. А мачта – из водопроводной трубы. Не залезешь, раз в месяц-два придется весь ветряк валить на землю и потом опять поднимать. Сколько он протянет от такой «профилактики»?

Видео: лопастной ветрогенератор + солнечная панель для электроснабжения дачи

Мини и микро

Но с уменьшением размеров лопастника трудности падают по квадрату диаметра колеса. Изготовление горизонтальной лопастной ВСУ своими силами на мощность до 100 Вт уже возможно. Оптимальным будет 6-лопастный. При большем количестве лопастей диаметр ротора, рассчитанного на ту же мощность, будет меньше, но их окажется трудно прочно закрепить на ступице. Роторы о менее чем 6 лопастях можно не иметь в виду: 2-лопастнику на 100 Вт нужен ротор диаметром 6,34 м, а 4-лопастнику той же мощности – 4,5 м. Для 6-лопастного зависимость мощность – диаметр выражается следующим образом:

  • 10 Вт – 1,16 м.
  • 20 Вт – 1,64 м.
  • 30 Вт – 2 м.
  • 40 Вт – 2,32 м.
  • 50 Вт – 2,6 м.
  • 60 Вт – 2,84 м.
  • 70 Вт – 3,08 м.
  • 80 Вт – 3,28 м.
  • 90 Вт – 3,48 м.
  • 100 Вт – 3,68 м.
  • 300 Вт – 6,34 м.

Оптимальным будет рассчитывать на мощность 10-20 Вт. Во-первых, лопасть из пластика размахом более 0,8 м без дополнительных мер защиты не выдержит ветер более 20 м/с. Во-вторых, при размахе лопасти до тех же 0,8 м линейная скорость ее концов не превысит скорость ветра более чем втрое, и требования к профилировке с круткой снижаются на порядки; здесь уже вполне удовлетворительно будет работать «корытце» с сегментным профилем из трубы, поз. Б на рис. А 10-20 Вт обеспечат питание планшетки, подзарядку смартфона или засветят лампочку-экономку.

Мини- и микроветрогенераторы

Мини- и микроветрогенераторы

Далее, выбираем генератор. Отлично подойдет китайский моторчик – ступица колеса для электровелосипедов, поз. 1 на рис. Его мощность как мотора – 200-300 Вт, но в режиме генератора он даст примерно до 100 Вт. Но подойдет ли он нам по оборотам?

Показатель быстроходности z для 6 лопастей равен 3. Формула для расчета скорости вращения под нагрузкой – N = v/lz60, где N – частота вращения, 1/мин, v – скорость ветра, а l – длина окружности ротора. При размахе лопасти 0,8 м и ветре 5 м/с получаем 72 об/мин; при 20 м/с – 288 об/мин. Примерно с такой же скоростью вращается и велосипедное колесо, так что свои 10-20 Вт от генератора, способного дать 100, мы уж снимем. Можно ротор сажать прямо на его вал.

Но тут возникает следующая проблема: мы, потратив немало труда и денег, хотя бы на моторчик, получили… игрушку! Что такое 10-20, ну, 50 Вт? А лопастный ветряк, способный запитать хотя бы телевизор, дома не сделаешь. Нельзя ли купить готовый мини-ветрогенератор, и не обойдется ли он дешевле? Еще как можно, и еще как дешевле, см. поз. 4 и 5. Кроме того, он будет еще и мобильным. Поставил на пенек – и пользуйся.

Второй вариант – если где-то валяется шаговый двигатель от старого 5- или 8-дюймового дисковода, или от привода бумаги или каретки негодного струйного или матричного принтера. Он может работать как генератор, и приделать к нему карусельный ротор из консервных банок (поз. 6) проще, чем собирать конструкцию наподобие показанной на поз. 3.

В целом по «лопастникам» вывод однозначен: самодельные – скорее для того, чтобы помастерить всласть, но не для реальной долговременной энергоотдачи.

Видео: простейший ветрогенератор для освещения дачи

Парусники

Парусные ветрогенераторы

Парусные ветрогенераторы

Парусный ветрогенератор известен давно, но мягкие полотнища его лопастей (см. рис.) начали делать с появлением высокопрочных износостойких синтетических тканей и пленок. Многолопастные ветряки с жесткими парусами широко разошлись по миру как привод маломощных автоматических водокачек, но их техданные ниже даже чем у каруселей.

Однако мягкий парус как крыло ветряка, похоже, оказался не так-то прост. Дело не в ветроустойчивости (производители не ограничивают максимально допустимую скорость ветра): яхсменам-парусникам и так известно, что ветру разорвать полотнище бермудского паруса практически невозможно. Скорее шкот вырвет, или мачту сломает, или вся посудина сделает «поворот оверкиль». Дело в энергетике.

К сожалению, точных данных испытаний не удается найти. По отзывам пользователей удалось составить «синтетические» зависимости для установки ВЭУ-4.380/220.50 таганрогского производства с диаметром ветроколеса 5 м, массой ветроголовки 160 кг и частотой вращения до 40 1/мин; они представлены на рис.

Характеристики ВЭУ-4.380/220.50

Характеристики ВЭУ-4.380/220.50

Разумеется, ручательств за 100% достоверность быть не может, но и так видно, что плоско-механистической моделью тут и не пахнет. Никак не может 5-метровое колесо на плоском ветре в 3 м/с дать около 1 кВт, при 7 м/с выйти на плато по мощности и далее держать ее до жестокого шторма. Производители, кстати, заявляют, что номинальные 4 кВт можно получить и при 3 м/с, но при установке их силами по результатам исследований местной аэрологии.

Количественной теории также не обнаруживается; пояснения разработчиков маловразумительны. Однако, поскольку таганрогские ВЭУ народ покупает, и они работают, остается предположить, что заявленные коническая циркуляция и пропульсивный эффект – не фикция. Во всяком случае, возможны.

Тогда, выходит, ПЕРЕД ротором, по закону сохранения импульса, должен возникнуть тоже конический вихрь, но расширяющийся и медленный. И такая воронка будет сгонять ветер к ротору, его эффективная поверхность получится больше ометаемой, а КИЭВ – сверхединичным.

Пролить свет на этот вопрос могли бы натурные измерения поля давления перед ротором, хотя бы бытовым анероидом. Если оно окажется выше, чем с боков в стороне, то, действительно, парусные ВСУ работают, как жук летает.

Самодельный генератор

Из сказанного выше ясно, что самодельщикам лучше браться или за вертикалки, или за парусники. Но те и другие очень медленные, а передача на быстроходный генератор – лишняя работа, лишние затраты и потери. Можно ли сделать эффективный тихоходный электрогенератор самому?

Да, можно, на магнитах из ниобиевого сплава, т. наз. супермагнитах. Процесс изготовления основных деталей показан на рис. Катушки – каждая из 55 витков медного 1 мм провода в термостойкой высокопрочной эмалевой изоляции, ПЭММ, ПЭТВ и т.п. Высота обмоток – 9 мм.

Детали самодельного генератора на супермагнитах

Детали самодельного генератора на супермагнитах

Обратите внимание на пазы под шпонки в половинах ротора. Они должны быть расположены так, чтобы магниты (они приклеиваются к магнитопроводу эпоксидкой или акрилом) после сборки сошлись разноименными полюсами. «Блины» (магнитопроводы) должны быть изготовлены из магнитомягкого ферромагнетика; подойдет обычная конструкционная сталь. Толщина «блинов» — не менее 6 мм.

Вообще-то лучше купить магниты с осевым отверстием и притянуть их винтами; супермагниты притягиваются со страшной силой. По этой же причине на вал между «блинами» надевается цилиндрическая проставка высотой 12 мм.

Обмотки, составляющие секции статора, соединяются по схемам, также приведенным на рис. Спаянные концы не должны быть натянуты, но должны образовывать петли, иначе эпоксидка, которой будет залит статор, застывая, может порвать провода.

Заливают статор в изложнице до толщины 10 мм. Центрировать и балансировать не нужно, статор не вращается. Зазор между ротором и статором – по 1 мм с каждой стороны. Статор в корпусе генератора нужно надежно зафиксировать не только от смещения по оси, но и от проворачивания; сильное магнитное поле при токе в нагрузке будет тянуть его за собой.

Видео: генератор для ветряка своими руками

Вывод

И что же мы имеем напоследок? Интерес к «лопастникам» объясняется скорее их эффектным внешним видом, чем действительными эксплуатационными качествами в самодельном исполнении и на малых мощностях. Самодельная карусельная ВСУ даст «дежурную» мощность для зарядки автоаккумулятора или энергоснабжения небольшого дома.

А вот с парусными ВСУ стоит поэкспериментировать мастерам с творческой жилкой, особенно в мини-исполнении, с колесом 1-2 м диаметром. Если предположения разработчиков верны, то с такого можно будет снять, посредством описанного выше китайского движка-генератора, все его 200-300 Вт.

Сделать же каркас (рангоут) для парусного ротора несложно. Кроме того, парусные ВСУ безопасны, а звуков от них, инфра- и слышимых, не обнаруживается. И высоко понимать ротор не нужно, достаточно одного диаметра колеса.

Видео: технология производства ветрогенераторов

что еще почитать:

Вывести все материалы с меткой:

Фото Деревья из атласных лент своими руками


X


Деревья из атласных лент своими руками

Деревья из атласных лент своими руками

Деревья из атласных лент своими руками

Деревья из атласных лент своими руками

Деревья из атласных лент своими руками

Деревья из атласных лент своими руками

Деревья из атласных лент своими руками

Деревья из атласных лент своими руками

Деревья из атласных лент своими руками

Деревья из атласных лент своими руками

Деревья из атласных лент своими руками

Деревья из атласных лент своими руками

Деревья из атласных лент своими руками

Деревья из атласных лент своими руками

Деревья из атласных лент своими руками

Деревья из атласных лент своими руками

Деревья из атласных лент своими руками

Деревья из атласных лент своими руками

Похожие новости: