Vējdzirnavas: To Konstrukcija Elektroenerģijai. Kas Tas Ir Un Kā Tas Darbojas? Ierīce, Asmeņu Apraksts. Kam Paredzētas Dzirnavas?

2024 Autors: Beatrice Philips | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-09 13:34

Zināt visu par vējdzirnavām, kas tas ir un kā tas darbojas, ir nepieciešams ne tikai dīkstāves dēļ. Asmeņu ierīce un apraksts nav viss, jums ir jāsaprot, kam dzirnavas ir paredzētas. Pietiek teikt, ka par vējdzirnavām un to būvniecību elektroenerģijai, par citu ekonomisko vērtību.

Izcelsmes vēsture

Dzirnavas tika izveidotas laikā, kad sākās kviešu un citu graudaugu masveida audzēšana. Bet viņi nevarēja nekavējoties izmantot vēja spēku, lai pagrieztu konstrukciju. Senos laikos riteņus grieza vergi vai velkami dzīvnieki . Vēlāk viņi sāka veidot ūdens dzirnavas. Un visbeidzot, galu galā jau bija vēja struktūra.

Neskatoties uz šķietamo vienkāršību, patiesībā, gluži pretēji, tas ir ļoti sarežģīti . Šādu produktu bija iespējams izveidot tikai tad, ja tika ņemta vērā vēja slodze un pareizi izvēlēts konkrēta uzdevuma izpildes mehānisma ilgums. Un šie uzdevumi bija ļoti dažādi - gan malkas skaldīšana, gan ūdens sūknēšana. Agrākie modeļi - "kazas" - tika uzbūvēti tāpat kā koka māja.

Tad parādījās tā sauktās telts dzirnavas, kurām ir fiksēts korpuss, griežas tikai augšdaļa ar galveno vārpstu.

Šādi modeļi spēj vadīt 2 dzirnakmeņus, un tāpēc tie atšķiras ar paaugstinātu produktivitāti . Dzirnavas tika uzskatītas par tipisku, nevis tikai utilitāru instrumentu. Viņai tika piešķirta liela nozīme mītos, leģendās un pasakās. Nebija valstu, kurās šādu ideju nebūtu. Bija dažādi mītu motīvi: fonda celtniecības laikā apķīlātie cilvēki, dzirnavās dzīvojošie gari, slēptie dārgumi, noslēpumainas pazemes ejas utt.

Ierīce un darbības princips

Vējdzirnavas darbojas tāpēc, ka gaisa straumes iedarbojas uz asmeņiem un iedarbina tos. Šis impulss iet uz pārneses ierīci, un caur to - uz faktisko dzirnavu darba daļu. Vecākos modeļos asmeņi tika palielināti līdz vairākiem metriem . Tikai šādā veidā bija iespējams palielināt saskares laukumu ar gaisa straumēm. Vērtība tiek izvēlēta saskaņā ar galveno funkciju un nepieciešamo jaudu.

Ja dzirnavas ir konstruētas ar lielākajiem asmeņiem, tad tās var sasmalcināt miltus . Tas ir vienīgais risinājums, kas nodrošina smagu dzirnakmeņu efektīvu savērpšanu. Dizaina uzlabojumi ir kļuvuši iespējami, izstrādājot aerodinamikas koncepcijas. Mūsdienu tehnoloģiju attīstība ļauj nodrošināt labu rezultātu pat ar salīdzinoši pieticīgu vēja kontakta zonu.

Tūlīt aiz asmeņiem ķēdē ir pārnesumkārba vai cits transmisijas mehānisms . Dažos modeļos tas izrādījās vārpsta, uz kuras tika uzstādīti asmeņi. Vārpstas otrais gals bija aprīkots ar instrumentu (vienību), kas veica darbu. Tomēr šis dizains, neskatoties uz vienkāršību, tika pakāpeniski atmests.

Izrādījās, ka tas ir ļoti bīstami un neuzticami, un ir nereāli apturēt dzirnavu darbu pat visnopietnākajā gadījumā.

Pārnesumkārbas versija izrādījās daudz efektīvāka un eleganta . Pārnesumkārbas pārvērš griešanās asmeņu impulsu noderīgā darbā. Un ir vērts atvienot pārnesumkārbas daļas, jūs varat ātri pārtraukt darbu. Tāpēc mehānisms negriežas veltīgi, un pat straujš vēja pieaugums nav tik biedējošs. Svarīgi: tagad dzirnavas tiek izmantotas tikai elektrībai.

Bet pat pirmo dzirnavu parādīšanās bija īsta revolūcija tehnoloģijā. Protams, šodien 5 - 10 litri. ar.uz spārna šķiet pilnīgi "bērnišķīgs" izmērs. Tomēr laikmetā, kad bija ne tikai motorolleri, bet arī vairākus gadsimtus pirms tvaika lokomotīvēm, tas izrādījās milzīgs sasniegums. XI-XIII gadsimtā cilvēks savā rīcībā saņēma varu, kas iepriekšējā laikmetā nebija pieejama . Ekonomikas elektroapgāde nekavējoties ievērojami palielinājās, un tāpēc daudzos aspektos kļuva iespējams straujš Eiropas ekonomikas kāpums šajā periodā.

Plusi un mīnusi

Visērtāk ir salīdzināt vējdzirnavas ar ūdens analogu. Ūdens struktūrai ir sena vēsture un tā nav atkarīga no vēja izmaiņām. Ūdens straumes ir daudz stabilākas. Varat arī izmantot paisuma un plūsmas spēku, kas vēja turbīnai ir pilnīgi nepieejams . Šie apstākļi noveda pie tā, ka ūdensdzirnavu izplatība bija daudzkārt lielāka jebkurā viduslaiku štatā.

Vēja spēku graudu malšanai, kā jau minēts, sāka piemērot vēlāk . Šis risinājums turklāt radīja ievērojamas papildu izmaksas. Tomēr Holandē 15. gadsimtā un it īpaši no 17. gadsimta sākuma tika novērtētas citas vējdzirnavu priekšrocības. Viņi ar kausiem spieda ķēdes, kas aizveda gruntsūdeņus. Bez šī jauninājuma nebūtu bijis iespējams attīstīt ievērojamu mūsdienu Nīderlandes teritorijas daļu.

Turklāt vējdzirnavas var pat stāvēt sausā vietā un nav piesaistītas ūdenstilpei.

Holandē vējdzirnavas kļuva populāras cita iemesla dēļ .- gandrīz nepārtraukti pūš rietumu vēji, kas gaisu no Atlantijas okeāna nes Baltijas jūras virzienā. Tāpēc nebija īpašu problēmu gan ar asmeņu orientāciju, gan ar tehnoloģiju izmantošanu. Mūsdienās vispiemērotākais ir salīdzināt vējdzirnavas ar ūdens dzirnavām nevis pēc kvalitātes un graudu malšanas iespējām, bet gan pēc piemērotības elektroenerģijas ražošanai. Barošanas bloka stabilitāte samazinās, palielinās tīkla enerģijas izmaksas, un tāpēc ir tik svarīgi izvēlēties sev piemērotu veidu.

Vēja parki darbojas ar praktiski bezgalīgiem resursiem . Kamēr Zemei ir atmosfēra un saule apgaismo planētu, vēji neapstāsies. Šādas ierīces nepiesārņo vidi, jo atšķirībā no dīzeļdegvielas un benzīna sistēmām tās neizdala toksiskas vielas. Tomēr nav iespējams saukt vēja elektrostaciju par pilnīgi videi draudzīgu, jo tā rada lielu troksni, un vairākās valstīs tai pat tiek noteikti juridiski ierobežojumi. Visbeidzot, vējdzirnavas nevar normāli darboties putnu migrācijas sezonā.

Krievijā vēl nav trokšņa vai kalendāra ierobežojumu . Bet tie var parādīties jebkurā laikā. Un jebkurā gadījumā vēja parku - gan modernu vējdzirnavu, gan klasisku dzirnavu - nevar izvietot mājokļu tiešā tuvumā. Turklāt reālo efektivitāti nosaka sezona, diennakts laiks, laika apstākļi, reljefs; tas viss tieši ietekmē gaisa plūsmas ātrumu un tā pielietošanas efektivitāti.

Vēl viens vēja parka trūkums ir jau atzīmētā vēja nestabilitāte. Bateriju izmantošana daļēji atrisina šo problēmu, bet vienlaikus sarežģī sistēmu un padara to dārgāku. Dažreiz ir nepieciešams papildus izmantot arī citus enerģijas avotus . Bet vējdzirnavas tiek uzstādītas ātri - ņemot vērā vietnes sagatavošanu, tas prasīs ne vairāk kā 10-14 dienas. Šādai instalācijai ir nepieciešams daudz vietas, jo īpaši ņemot vērā asmeņu laidumu un vietu, kurai drošības apsvērumu dēļ vajadzētu būt brīvai.

Veidu pārskats

Miltu malšanas ražošanas vējdzirnavas strādāja ar 1 vai 2 dzirnakmeņiem. Pievēršanās vējam notiek divos veidos - ar portālu un gurniem . Portāla tehnika nozīmē, ka visas dzirnavas ir pilnībā pagrieztas ap ozola koka stabu. Šis statnis tika uzstādīts smaguma centrā, nevis simetriski pret ķermeni. Pievēršanās vējam patērēja daudz enerģijas, un tāpēc bija ļoti grūti.

Tradicionāli portāla dzirnavas ir aprīkotas ar vienpakāpes mehānisko transmisiju . Viņa efektīvi savērpa stublāja vārpstu. Arī Boka dzirnavas tika izgatavotas pēc portālmetodes. Ideālāka iespēja ir telts (aka holandiešu) shēma. Augšējā daļā ēka bija aprīkota ar šūpoles rāmi, kas atbalstīja riteni un tika kronēts ar jumta jumtu.

Vieglas konstrukcijas dēļ pagriešanās pret vēju notiek ar daudz mazāku piepūli . Vēja ritenim varētu būt ļoti liels šķērsgriezums, jo tas tika pacelts lielā augstumā. Vairumā gadījumu telts dzirnavas bija aprīkotas ar divpakāpju transmisiju. Starpposma konstrukcija ir no trīce tipa dzirnavām. Tajā pagrieziena aplis atradās 0,5 ķermeņa augstumā, svarīga pasuga ir drenāžas dzirnavas.

Agrāk vējdzirnavu ātrumu ierobežoja pārvades ierīces izturība. Ierobežojumi bija saistīti ar koka riteņu zobratiem un tarsu. Tā rezultātā nav iespējams palielināt vēja enerģijas izmantošanas koeficientu (efektivitāti). Paši zobi un kāti tiem tika izgatavoti pēc veidnes no augstas kvalitātes sausas koksnes. Šim nolūkam piemērots:

• akācija;
• Bērzs;
• skābardis;
• goba;
• kļava.

Galvenās vārpstas riteņa mala bija izgatavota no bērza vai gobas. Dēļi tika izkārtoti divos slāņos. Ārpusē mala tika rūpīgi apgriezta aplī; spieķu turēšanai tika izmantotas skrūves. Tās pašas skrūves palīdzēja pievilkt diskus. Galvenā uzmanība dizaina uzlabošanā tika pievērsta spārnu izpildei.

Diezgan vecās dzirnavās spārnu režģi bija pārklāti ar audeklu . Bet vēlāk šo pašu funkciju veiksmīgi veica dēļi. Tika arī konstatēts, ka egļu dēļi piestāv labāk. Sākotnēji spārni tika izveidoti ar nemainīgu asmens ķīļveida leņķi, kas svārstījās no 14 līdz 15 grādiem. To izgatavošana ir pavisam vienkārša, taču pārāk daudz vēja enerģijas tika izšķiesta.

Izmantojot spirālveida asmeni, bija iespējams palielināt efektivitāti līdz 50% salīdzinājumā ar vecāko versiju . Mainīgais ķīļa leņķis galā svārstījās no 1 līdz 10 un pie pamatnes no 16 līdz 30 grādiem. Viena no modernākajām iespējām ir ar daļēji racionalizētu profilu. Telts dzirnavu perioda beigās tās tika būvētas gandrīz tikai no akmens. Dažos gadījumos, protams, vēja sistēma tika pievienota ūdens sūknim, kas ļāva apūdeņot zemi.

Agrākajā šāda veida konstrukcijā, piemēram, miltu dzirnavās, bija iespējams samazināt spārnu laukumu, daļēji noņemot buru vai atverot žalūzijas. Šis risinājums ļāva novērst bojājumus pat pie pastiprināta vēja. Bet tomēr bija problēma ar zema ātruma vēja turbīnu ar lielu lāpstiņu skaitu vai ar lielu spārnu platumu. Iemesls ir acīmredzams - tas ir ļoti nopietns, nomākts brīdis. Risinājumu atrada vācu uzņēmums Kester, kas ražoja Adlera vēja riteni ar minimālu asmeņu skaitu un ievērojamu attālumu starp tiem; šim dizainam jau bija vidējais ātrums.

Vēl modernākas konstrukcijas spārnu iesūkšanas pusē bija aprīkotas ar īpašiem vārstiem . Tāpēc regulēšana notika automātiski, kas nodrošināja iespējami augstāku veiktspēju. Darba stāvoklī vārstu noturēšanu nodrošināja atspere. Viss tika veidots tā, lai šo vārstu dēļ pat ar aktīvu kustību nebūtu spēcīgas pretestības. Ja iestatītais ātrums tika pārsniegts centrbēdzes spēka dēļ, vārsti tika pagriezti.

Tajā pašā laikā palielinājās pretestība gaisa plūsmai, tā tika izmantota daudz mazāk vienmērīgi un ne tik efektīvi kā parasti. Bet parasti bija iespējams samazināt sasprindzinājuma momentu. 18. un 19. gadsimtā visā planētā jau tika izmantotas vējdzirnavas . Tos pārtrauca izgatavot ar daļēji rokdarbu metodēm, rūpnīcās sāka ražot no metāla izgatavotus vairāku asmeņu vēja motorus. Līdz 19. gadsimta beigām tikai dažiem modeļiem nebija automātiskās vērpes ātruma regulēšanas un riteņa stingras fiksācijas funkcijas motora virzienā.

Rūpnieciski attīstītajās valstīs jau tika izgatavoti simtiem tūkstošu dzirnavu komplektu gadā .… Ir sākta arī uzlabotu ekonomisko modeļu ražošana, kas galvenokārt paredzēti elektroenerģijas ražošanai. Šādu sistēmu jauda ir salīdzinoši zema, parasti nepārsniedz 1 kW, visbiežāk to bija paredzēts aprīkot ar riteņiem ar 2-3 lāpstiņas tipa asmeņiem. Savienojums ar ģeneratoru notiek caur reduktoru. Lai uzglabātu enerģiju šādās sistēmās, tika izmantotas mazas un vidējas ietilpības baterijas.

Konstrukcijas iezīmes

Lai izveidotu dzirnavas, jāņem vērā vairākas nianses.

Sēdekļu izvēle

Ir svarīgi ņemt vērā asmeņu rotāciju. Tāpēc tuvumā nedrīkst atrasties svešas ēkas un būves. Ieteicams izvēlēties līdzenu laukumu, pretējā gadījumā ēka var būt šķība. Vietne ir atbrīvota no veģetācijas un citām traucējošām lietām . Viņi ņem vērā arī to, kā viss izskatīsies ārēji.

Instrumenti un materiāli

Jūs pat varat uzbūvēt vējdzirnavas no saplākšņa, izturīgas plastmasas vai metāla. Neviens arī neaizliedz tos apvienot. Bet neskatoties uz to, klasiskā pieeja ir optimāli saskaņota ar koka dēļa, kokmateriālu, saplākšņa izmantošanu. Hidroizolācijai tiek izmantots polietilēns, bet jumtam - jumta seguma materiāls. Tāpēc mums ir nepieciešami arī āmuri un naglas, urbji, zāģi un citi instrumenti koka konstrukcijai: ēveles, leņķa slīpmašīnas, spaiņi un birstes.

Fonds

Neskatoties uz vairuma vējdzirnavu dekorativitāti, būvniecības shēma joprojām ietver pamatu sagatavošanu. Izrakt caurumu un ieliet javu pēc izvēles. Pilnīgi pietiek ar joslas vai apaļkoku izkārtojuma izmantošanu . Parasti dizains ir tuvu trapecveida formai. Iekšējie un ārējie rāmji ir savienoti, izmantojot vertikālus statņus, kas novietoti noteiktā leņķī.

Sienas un jumts

Pārklājot konstrukciju, pievērsiet uzmanību logu un durvju atverēm. Asmens stiprinājuma punkts ir arī kritisks . Durvis ir uzstādītas ar papildu stiprinājumiem. Sijas ar asmeņiem var pastiprināt ar stieni. Polsterējums ir iespējams ar jebkuru materiālu, kas nodrošina hermētiski noslēgtu virsmu, viskrāsainākais ir koks.

Jumta forma tiek izvēlēta individuāli . Gluds un taisns pārklājums nav sliktāks par leņķa komplektu. Jumta seguma materiāla slānis nodrošinās pietiekamu hidroizolāciju. Priekšējo jumtu iegūst, izmantojot dēļus vai saplāksni. Nav nepieciešams izmantot vairāk dekoratīvu apdari.

Vēja ģeneratora uzstādīšana

Dzirnavas jānovieto uz sausas, sagatavotas vietas. Enkuri tiek izmantoti pēc nepieciešamības, lai nodrošinātu stiprinājuma stingrību. Noteikti pārbaudiet likumus un noteikumus, lai nerastos problēmas. Jebkurā gadījumā tiek ievēroti arī elektrodrošības un zemējuma ieteikumi . Ir nepieciešams savienot ģeneratoru caur noteiktas sekcijas vadiem un "ielas" izolācijā.

Slavenākās vecās dzirnavas

Rodas dzirnavas, kas atrodas netālu no Mandrnaki ostas, ļoti ilgi sasmalcināja graudus, kurus pa jūru nogādāja tieši ostā. Sākotnēji to bija 13, saskaņā ar citiem avotiem - 14. Bet tikai 3 ir saglabājušies līdz mūsu laikam un tiek saglabāti kā pieminekļi. Ēlandes salā situācija ir aptuveni tāda pati - 2000 dzirnavu vietā izdzīvoja tikai 355 . Tās tika demontētas pagājušā gadsimta sākumā, jo vajadzība pazuda, par laimi, visskaistākās ēkas izdzīvoja.

Ir arī vērts atzīmēt:

Zaanse Schans (uz ziemeļiem no Amsterdamas)

Mikonas salu dzirnavas

Consuegra pilsēta

Kinderdijk dzirnavu tīkls