Всичко за вятърните мелници

Да знаете всичко за вятърните мелници, какво представляват и как работят, е необходимо не само от празен интерес. Устройството и описанието на остриетата не е всичко, трябва да разберете за какво са мелниците. Достатъчно е да се каже за вятърните мелници и тяхното изграждане за електричество, за друга икономическа стойност.

Мелниците са създадени по времето, когато започва масовото отглеждане на пшеница и други зърнени култури. Но те не можеха веднага да използват силата на вятъра, за да завъртят конструкцията. В древни времена колелата са се завъртали от роби или теглени животни. По-късно започват да създават водни мелници. И накрая, в края на краищата, вече имаше вятърна конструкция.

Въпреки привидната си простота, в действителност, напротив, той е много сложен. Създаването на такъв продукт стана възможно само при отчитане на натоварването от вятъра и с правилния избор на продължителността на механизма за конкретна задача. И тези задачи бяха много разнообразни – и цепене на дърва, и изпомпване на вода. Най-ранните модели - "кози" - са построени по същия начин като дървена къща.

Тогава се появяват така наречените шатрови мелници, които имат неподвижно тяло, върти се само горната част с главния вал.

Такива модели са способни да задвижват 2 воденични камъка и следователно се отличават с повишена производителност. Смяташе се, че мелницата е типична, а не просто утилитарен инструмент. Отдаваха й голямо значение в митовете, легендите и приказките. Нямаше държави, в които такива идеи липсваха. Имаше различни мотиви за митове: хора, заковани по време на строежа на основата, духове, живеещи в мелницата, скрити съкровища, мистериозни подземни проходи и т.н.

Вятърната мелница работи, защото въздушните течения действат върху лопатките и ги привеждат в движение. Този импулс отива към устройството за прехвърляне, а през него - към действителната работна част на мелницата. При по-старите модели остриетата бяха увеличени до няколко метра. Само по този начин беше възможно да се увеличи площта на контакт с въздушните течения. Стойността се избира в съответствие с основната функция и необходимата мощност.

Ако мелницата е проектирана с най-големите остриета, тогава тя може да мели брашно. Това е единственото решение, което гарантира ефективно усукване на тежки воденични камъни. Подобренията в дизайна станаха възможни чрез разработването на аеродинамични концепции. Съвременното технологично развитие позволява да се осигури добър резултат дори при сравнително скромна зона на контакт с вятъра.

Непосредствено зад лопатките във веригата има скоростна кутия или друг механизъм за предаване. При някои модели това се оказа вал, на който са монтирани остриетата. Другият край на вала беше снабден с инструмент (възел), който извършваше работата. Въпреки това, този дизайн, въпреки своята простота, постепенно беше изоставен.

Версията със скоростна кутия се оказа много по-ефективна и елегантна. Скоростните кутии превръщат импулса от въртящите се остриета в полезна работа. И си струва да изключите частите на скоростната кутия, можете бързо да спрете работата. Следователно механизмът не се върти напразно и дори рязкото увеличаване на вятъра не е толкова страшно. Важно: сега мелниците се използват изключително за електричество.

Но дори появата на първите мелници беше истинска революция в технологиите. Разбира се, днес 5 - 10 литра. с. на крилото изглежда напълно "детски" размер. Въпреки това, в епоха, когато имаше не само моторни скутери, но и няколко века преди парните локомотиви, това се оказа огромно постижение. През XI-XIII век човекът получава власт на свое разположение, която е била недостъпна в предишната епоха. Захранването на икономиката веднага се увеличи значително и затова в много отношения през този период стана възможен рязък взрив на европейската икономика.

Най-удобно е да сравните вятърна мелница с воден аналог. Водната структура има дълга история и не зависи от промените на вятъра. Водните течения са много по-стабилни. Можете също да използвате силата на прилив и отлив, която е напълно недостъпна за вятърна турбина. Тези обстоятелства доведоха до факта, че разпространението на водните мелници е многократно по-високо във всички държави от Средновековието.

Силата на вятъра за смилане на зърно, както вече споменахме, започна да се прилага по-късно. Освен това това решение доведе до значителни допълнителни разходи. Въпреки това, в Холандия през 15-ти век и особено от началото на 17-ти век, други предимства на вятърните мелници са оценени. Бутаха вериги с черпаци, които отстраняваха подпочвените води. Без тази иновация би било невъзможно да се развие значителна част от територията на съвременна Холандия.

В Холандия вятърните мелници станаха популярни по друга причина. - почти непрекъснато духат западни ветрове, носещи въздух от Атлантическия океан към Балтийско море. Следователно нямаше специални проблеми както с ориентацията на остриетата, така и с използването на технологията. В днешно време е най-целесъобразно вятърните мелници да се сравняват с водни мелници не по отношение на качеството и възможностите за смилане на зърно, а по отношение на пригодността за производство на електроенергия. Стабилността на захранването намалява, цената на мрежовата енергия се повишава и затова е толкова важно да изберете типа, който ви подхожда.

Вятърните паркове работят с практически безкрайни ресурси. Докато Земята има атмосфера и слънцето осветява планетата, ветровете няма да спрат. Такива устройства не замърсяват околната среда, тъй като за разлика от дизеловите и бензиновите системи не отделят токсични вещества. Невъзможно е обаче да се нарече вятърна електроцентрала напълно екологична, защото създава много шум, а в редица страни дори налагат законови ограничения върху нея. И накрая, вятърната мелница не може да работи нормално през сезоните на миграция на птиците.

В Русия все още няма ограничения за шум или календар. Но те могат да се появят по всяко време. И във всеки случай вятърен парк - както модерна вятърна мелница, така и класическа мелница - не може да бъде разположен в непосредствена близост до жилища. Освен това реалната ефективност се определя от сезона, времето на деня, времето, терена; всичко това пряко влияе върху скоростта на въздушния поток и ефективността на неговото приложение.

Друг недостатък на вятърния парк е вече отбелязаната нестабилност на вятъра. Използването на батерии частично решава този проблем, но в същото време усложнява системата и я оскъпява. Понякога е необходимо и допълнително използване на други енергийни източници. Но вятърната мелница се монтира бързо - като се вземе предвид подготовката на обекта, това ще отнеме не повече от 10-14 дни. За такава инсталация е необходимо много място, особено като се има предвид обхвата на лопатките и пространството, което трябва да бъде свободно от съображения за безопасност.

Вятърните мелници за мелене на брашно работеха с 1 или 2 воденични камъка. Обръщането към вятъра става по два начина - чрез портален и хип. Порталната техника означава, че цялата мелница е изцяло завъртяна около стълба от дъбово дърво. Този стълб е монтиран в центъра на тежестта и не е симетрично спрямо тялото. Обръщането към вятъра изразходваше много енергия и следователно беше много трудно.

Традиционно порталните мелници са оборудвани с едностепенна механична трансмисия. Тя ефективно завъртя вала. Мелницата Бок също е направена по метода на портала. По-перфектен вариант е схема на палатка (известна още като холандска). В горната част сградата е била оборудвана с люлееща се рамка, която поддържа колелото и е увенчана с шатен покрив.

Благодарение на олекотената конструкция, обръщането към вятъра става с много по-малко усилия. Вятърното колело може да има много голямо напречно сечение, тъй като е издигнато на голяма височина. В повечето случаи палатковата мелница беше оборудвана с двустепенна трансмисия. Междинната конструкция е от мелница тип колчан. В него кръгът на завъртане е разположен на височина 0,5 от тялото, важен подвид е дренажната мелница.

Скоростта на вятърната мелница в миналото е била ограничена от силата на предавателното устройство. Ограниченията бяха свързани с дървени колела и тарзус. В резултат на това е невъзможно да се увеличи коефициентът на приложение на вятърната енергия (ефективността). Самите зъби и дръжките за тях са изработени по шаблон от висококачествена суха дървесина. Подходящи за тази цел:

• акация;
• Бреза;
• габър;
• бряст;
• клен.

Колелото на главния вал беше направено от бреза или бряст. Дъските бяха положени на два слоя. Отвън джантата беше внимателно подрязана в кръг; са използвани болтове за задържане на спиците. Същите болтове помогнаха за затягането на дисковете. Основното внимание при подобряването на дизайна беше обърнато на изпълнението на крилата.

В доста стари мелници решетките на крилата бяха покрити с платно. Но по-късно същата функция се изпълнява успешно от бордовете. Установено е също, че дъските от смърч пасват по-добре. Първоначално крилата бяха създадени с постоянен ъгъл на клин на острието, който варираше от 14 до 15 градуса. Направата им е доста проста, но твърде много вятърна енергия се губи.

Използването на спираловидно острие даде възможност да се увеличи ефективността до 50% в сравнение с по-старата версия. Променливият ъгъл на клин във върха варира от 1 до 10, а в основата от 16 до 30 градуса. Един от най-модерните варианти е с полуопростен профил. Към края на периода на шатрите мелници те са построени почти изключително от камък. В някои случаи, разбира се, вятърната система беше свързана с водна помпа, което направи възможно напояването на земята.

В най-ранния тип такива конструкции, както в мелниците за брашно, беше възможно да се намали площта на крилото чрез частично премахване на платното или отваряне на щорите. Това решение направи възможно предотвратяването на повреди дори при усилен вятър. Но все пак имаше проблем с вятърна турбина с ниска скорост с голям брой лопатки или с голяма ширина на крилото. Причината е съвсем очевидна – това е много сериозен напрегнат момент. Решението е намерено от немската компания Kester, която произведе вятърното колело Adler с минимум остриета и значително разстояние между тях; този дизайн вече имаше средна скорост.

Още по-усъвършенстваните дизайни на смукателната страна на крилата бяха оборудвани със специални клапани. Следователно настройката се извършва автоматично, което осигурява възможно най-висока производителност. В работно състояние задържането на клапаните се осигуряваше от пружина. Всичко беше проектирано така, че поради тези клапани, дори при активно движение, нямаше силно съпротивление. Ако зададената скорост е превишена поради центробежна сила, клапаните се завъртат.

В същото време устойчивостта на въздушния поток се увеличи, използваше се много по-малко гладко и не толкова ефективно, колкото обикновено. Но обикновено беше възможно да се намали напрягащият момент. През 18-ти и 19-ти век вятърните мелници вече са били използвани по цялата планета. Те престанаха да се произвеждат по полузанаятчийски методи, започнаха да произвеждат многолопаткови вятърни двигатели, изработени от метал във фабрики. До края на 19-ти век само няколко модела са лишени от функциите за автоматично регулиране на скоростта на усукване и твърдо фиксиране на колелото по посока на двигателя.

В индустриализираните страни вече се произвеждаха стотици хиляди комплекти за мелници годишно.... Започва и производството на подобрени икономични модели, предназначени предимно за генериране на електроенергия. Мощността на такива системи е сравнително ниска, обикновено не надвишава 1 kW, най-често се предвиждаше да бъдат оборудвани с колела с 2-3 остриета тип гребло. Свързването с генератора става чрез редуктор. За съхраняване на енергия в такива системи са използвани батерии с малък и среден капацитет.

Има редица нюанси, които трябва да се вземат предвид при изграждането на мелница.

Важно е да се вземе предвид въртенето на лопатките. Следователно в близост не трябва да има външни сгради и конструкции. Препоръчително е да изберете равна площ, в противен случай сградата може да бъде изкривена. Обектът е почистен от всякаква растителност и други пречещи неща. Те също така вземат предвид как всичко ще изглежда външно.

Можете дори да построите вятърна мелница от шперплат, здрава пластмаса или метал. Никой също не забранява комбинирането им. Но въпреки това класическият подход е оптимално съчетан с използването на дървена дъска, дървен материал, шперплат. Полиетиленът се използва за хидроизолация, а покривният материал за покрива. Ето защо също така се нуждаем от чукове и пирони, бормашини, триони и други инструменти за дървено строителство: ренде, ъглошлайф, кофи и четки.

Въпреки декоративността на повечето вятърни мелници, строителната схема все още включва подготовката на основата. Изкопаването на дупка и изливането на хоросан е по избор. Достатъчно е да използвате оформлението на бар или трупи. Обикновено дизайнът е близо до трапецовидна форма. Вътрешната и външната рамка са свързани с помощта на вертикални стълбове, поставени под определен ъгъл.

Когато покривате конструкцията, обърнете внимание на отворите на прозорците и вратите. Точката на монтиране на острието също е от решаващо значение. Вратите се монтират със спомагателни крепежни елементи. Гредите с остриета могат да бъдат подсилени с пръта. Тапицерията е възможна с всякакъв материал, който осигурява херметично затворена повърхност, като най-цветното е дървото.

Формата на покрива се избира индивидуално. Гладкото и право покритие не е по-лошо от ъглов набор. Слой покривен материал ще осигури достатъчна хидроизолация. Предният покрив се получава с помощта на дъски или шперплат. Няма нужда да използвате повече декоративни покрития.

Мелницата трябва да се постави на суха, подготвена зона. Анкерите се използват според нуждите, за да се осигури твърдостта на закрепването. Не забравяйте да проверите със законите и разпоредбите, за да нямате проблеми. Във всеки случай се спазват и препоръките за електрическа безопасност и заземяване. Необходимо е да свържете генератора чрез проводници с определен участък и в "улична" изолация.

Мелниците на Родос, разположени близо до пристанището на Мандраки, много дълго време натрошавали зърно, което се доставяло директно до пристанището по море. Първоначално те са били 13, според други източници - 14. Но само 3 са оцелели до нашето време и са запазени като паметници. На остров Йоланд положението е приблизително същото - вместо 2000 мелници, оцелели само 355. Те са демонтирани в началото на миналия век, тъй като нуждата изчезна, за щастие оцеляха най-красивите сгради.

Също така си струва да се отбележи:

• Zaanse Schans (северно от Амстердам);

• мелниците на островите Миконос;

• град Консуегра;

• мелничната мрежа Kinderdijk;

• вятърни мелници на ирански Наштифан.