как сделать крылья к ветрогенератору (ветряку)

Как сделать крылья к ветрогенератору.

Изготовление крыльев или лопастей ветроколеса является наиболее трудной работой у ветрогенератора. Обработка лопасти, имеющей винтовую форму, требует вни­мания и умения производить разметку углов ее сечений, де­лать приспособления, шаблоны и т. п. Каждый мастер поль­зуется своими приемами при изготовлении лопасти. Наибо­лее рациональный прием является тот, который позволяет наиболее точно установить углы заклинения лопасти и пра­вильно обработать профили каждого ее сечения. Мы восполь­зуемся способом изготовления ветроколеса (пропеллера) ма­лой мощности, предложенным инж. Уткиным-Егоровым.

Материал подбирают из хорошо просушенных досок сосновых, ясеневых, кленовых или липовых. Доски должны быть высокого качества: без сучков, косослоя, синеватости и т. п. На одно ветроколесо требуется 4 доски, размеры ко­торых устанавливают по чертежу пропеллера, принятому к изготовлению. Эти доски обрабатывают фуганком так, чтобы они были совершенно плоскими.

Клейка досок. Обработанные 4 доски склеивают вместе казеиновым клеем (столярный клей не годится, так как он боится сырости). Склеиваемые поверхности досок об­рабатывают крупной шкуркой, чтобы они стали шероховаты­ми. Состав клея: от 300 до 400 г свежего казеинового клея в порошке насыпают в какую-либо посуду и постепенно вли­вают в него кипяченую воду, охлажденную до комнатной температуры. При вливании воды необходимо смесь все вре­мя помешивать до получения однородной (без комков) мас­сы. Этой массе дают отстояться в течение 10 или 15 мин., а затем снова подливают кипяченую воду, помешивая, и де­лают массу клея более жидкой. Готовому клею снова дают отстоять и снова перемешивают. Клей на поверхность досок наносят кистью и быстро распределяют его ровным слоем. Эту операцию делают в порядке очередности укладки досок. Смазанные клеем и уложенные одна на другую доски туго стягивают струбцинками или скручивают тросиком с закруткой, с интервалами около 300 мм. Чтобы не повредить поверх­ности досок, под каждую струбцинку или скрутку подкладывают тонкие дощечки.

Склеенные и стянутые доски просушивают в продолжение от 36 до 48 час при нормальной комнатной температуре. Летом сушку надо производить под навесом. В результате всех этих работ получают заготовку ветроколеса.

Изготовление винтовой лопасти. Боковые стороны заготовки обрабатывают фуганком и наносят осевые линии крыльев, так чтобы эти линии пересекали ось враще­ния ветроколеса. Вообще же эти линии должны проходить на расстоянии 0,39xb от носка лопасти, где b — ее ширина в соответствующем сечении.

Пользуясь чертежом, на котором должны быть приведе­ны все размеры ветроколеса, наносят на картон контур лопа­сти и вырезают из него шаблон. Затем накладывают этот шаблон на поверхность заготовки сверху, и снизу так, чтобы его ось и центр точно совпали с осями заготовки, и очерчи­вают форму лопасти. Обработку боковых сторон заготовки делают, как показано на фиг. 14.

Дальнейшую обработку делают с помощью шаблонов и контрольной доски (фиг. 15). Для шаблонов нарезают из фа­неры толщиной 3 мм прямоугольные заготовки совершенно одинаковых размеров: от 150 до 300 мм высотой и от 200 до 350 мм шириной в зависимости от размеров лопасти. Для больших ветроколес шаблоны надо вырезать из более толстой фанеры. На каждой заготовке проводят точно посредине вер­тикальную линию, а перпендикулярно ей—горизонтальную на расстоянии 100 мм от нижнего края шаблона. Пересечение этих линий будет центром профилей лопасти. Пользуясь чер­тежом, наносят на заготовку контуры профилей лопасти дуж­кой вниз и хордой вверх, располагая шаблон так, чтобы ось профиля точно совпала с вертикальной линией заготовки (фиг. 15).

От носка и хвостика профиля проводят горизонта­ли А и В. По этим линиям и контуру профиля делают лобзиком
пропилы. В результате получаются разъемные шаблоны с выпиленными контурами профилей каждого сечения лопа­сти, взятого на определенном расстоянии r от оси вращения ветроколеса. Для крепления шаблонов на контрольной доске делают поперечные бороздки глубиной до 10 мм. В этих бо­роздках закрепляют нижние части шаблонов так, чтобы гори­зонтальные линии а — b всех шаблонов находились точно на одинаковой высоте по длине лопасти.

Посредине контрольной доски закрепляют болт диаметром от 16 до 20 мм с двумя гайками. Болт должен быть установ­лен перпендикулярно к доске, что проверяют уровнем или транспортиром с отвесом. После предварительной обработки заготовку ветроколеса одевают на болт так, чтобы дужка ло­пасти легла на вырез первого шаблона, смазанного по контуру дужки краской. При наложении заготовки на шаблон на ней останется след в сечении лопасти, угол заклинения кото­рого известен. После этого заготовку снимают и по отпечат­ку делают стамеской и напильником выемку шириной в 10— 15 мм. Потом снова смазывают контур шаблона краской и опять надевают заготовку на болт и прижимают заготовку к крашеной поверхности шаблона. По отпечаткам краски об­рабатывают канавку глубже. Таким образом продолжают об­работку до тех пор, пока ветроколесо не ляжет плотно на первый шаблон № 1. После этого нижнюю гайку болта под­кручивают настолько, чтобы она уперлась в поверхность сту­пицы ветроколеса.

Затем снимают его и устанавливают второй шаблон № 2 с окрашенным контуром и повторяют работу по пригонке это­го сечения лопасти к шаблону и т. д. После обработки дужек всех сечений лопасти, соответствующих шаблонам № 1, 2, 3, 4 и 5, получают 5 поперечных канавок.

Обработав так одну лопасть, приступают к обработке хорд верхней поверхности этой же лопасти, пользуясь в дан­ном случае верхними шаблонами. Проверку правильности обработанных сечений делают установкой верхнего шаблона на нижний. Они должны точно сомкнуться по линии разъема, а контур дужки и хорды лопасти должен по всему профилю совпадать с контуром шаблона. Обработав одну лопасть, от­вертывают верхнюю гайку на болте и поворачивают ветроко­лесо на 180° для обработки второй лопасти на этих же шаб­лонах.

Обработанное таким образом ветроколесо снимают с кон­трольной доски и приступают к обработке оставшихся между бороздками необработанных поверхностей. Эту работу, вы­полняют рубанком, стамеской, напильником, шкуркой и т. п. Окончательную обработку лопастей надо делать очень тщательно, особенно передних закругленных и задних заострен­ных кромок.

Готовое ветроколесо покрывают горячей олифой или мас­лом два или три раза, просушивают и затем от двух до трех раз покрывают спиртовым лаком или окрашивают масляной краской. Законченное ветроколесо необходимо отбалансиро­вать. Балансировку производят на точеном стержне, вставлен­ном во втулку ветроколеса. Стержень должен лежать точно по горизонтали на острых опорах. Лопасти винта при этом должны уравновешиваться, не перетягивая друг друга. Точ­ного равновесия достигают малым смещением втулки в ступице ветроколеса в ту или иную сторону от первоначальной ее оси. После балансировки втулку прочно закрепляют бол­тами в найденном для нее положении.

Из описанного выше способа изготовления ветроколеса мы видим, что самой трудной задачей является получение необходимых углов y (фи) заклинения, придающих лопасти вин­товую форму. Закрутка лопасти затрудняет ее продольную обработку, установку шаблонов на контрольной доске и т. п. Поэтому, кому трудно будет изготовить винтовую лопасть, мы рекомендуем сделать упрощенную лопасть с постоянным углом заклинения y (фи) по всей длине лопасти. В этом случае коэффициент использования энергии ветра снизится от 5 до 10%, т. е вместо £ = 0,35, мы будем иметь £=0,25, но зато изготовить эти лопасти будет значительно проще. При изготовлении спрямленной лопасти потребуется изготовить только 2 крайних шаблона № 1 и № 5. Промежуточные про­фили сечений лопасти получатся сами собой при продольной обработке, так как все линии от профиля первого сечения идут к профилю в пятом сечении по прямой. При этом угол  y (фи) и в первом и в пятом сечении должен быть равен 5°. Коор­динаты профиля первого и пятого с
ечений даны в табл. 4 и 5. Эти координаты можно сохранить и для спрямленной лопа­сти. Размеры ветроколеса диаметром 1,2 м даны на фиг. 15а Спрямленную лопасть для других размеров можно делать также с постоянным углом заклинения  y (фи) = 5°, а координаты профилей № 1 и № 5 определять с помощью табл. 4.

Надо заметить, что с увеличением угла заклинения лопа­сти будет снижаться быстроходность и повышаться момент трогания ветроколеса. Увеличение угла до 10—12° можно делать у агрегатов с редуктором.