Автолюбители-путешественники, выезжающие на природу с прицепами-кемперами или жилыми модулями, установленными в кузов полноприводного пикапа (мы не раз рассказывали подробно о таких конструкциях, сделанных самодельщиками - см., например, «М-К» № 1-2018 и № 5-2019), очень скоро с сожалением начинают понимать, что забыть о бензиновом перегаре даже в райском уголке им вряд ли удастся. Дело в том, что мы стали настолько зависимы от электричества, что не можем обойтись без него даже в самом глухом «таежном тупике». Нам ежедневно требуется подзаряжать аккумуляторы телефонов и планшетов, фотокамер и квадрокоптеров (куда ж сегодня без них!). Нужно смотреть телевизор или портативный видеопроектор на стоянке, слушать музыкальный центр, серфить по Интернету и готовить пищу в электромультиварке или в портативной «микроволновке». А еще хранить продукты в холодильнике, пользоваться душем «не из бутылки» и электрическим чайником, - зачем отказываться от благ цивилизации? Но все они требуют источника электрической энергии.
Простейшие мобильные варианты обеспечения электричеством в походных условиях: использование автономного бензогенератора или преобразователя 12/220 В (они бывают самой разной мощности), подключенного к АКБ автомобиля. Но и тот, и другой требуют дополнительного топлива, что в режиме удаленного от сервисных инфраструктур маршрута бывает организовать крайне сложно. Нужны дополнительные канистры с бензином или ДТ, место в машине для их перевозки, да и сама возможность такой перевозки, не превращаясь в «танкер на колесах». А с инвертором всегда существует риск, забыв отключить от него потребителей, проснуться однажды поутру с «пустым» аккумулятором или сухим баком и, соответственно, обездвиженным автомобилем. Да и разве это отдых, если весь вечер на стоянке тарахтит ДВС, выделяя отработавшие газы и шумовые децибелы, - о каком единении с природой может идти речь в таких условиях! Не случайно поэтому большинство современных путешественников смотрит в сторону альтернативной энергетики. Использования, например, солнечной энергии. Солнце освещает, согревает нас и дает нам электричество. Практически без затрат с нашей стороны (если не считать первоначальные вложения в дополнительное оборудование), без шума и вредных выбросов, - это очень удобно! Однако стоит светилу скрыться за горизонтом, как сразу приходится переключаться на резервы, запасенные ранее. А если непогода, весь день тучи, например? Или, того хуже, дождь идет целую неделю и «подпитаться от космоса» не удается? Ведь, согласитесь, это вполне обычная ситуация в путешествии. А как быть зимой, когда световой день исчисляется в лучшем случае несколькими часами? В сумерках же все эти солнечные панели становятся похожими на «чемодан без ручки», который и нести неудобно, и выбросить жалко…
Впрочем, есть еще одна стихия. Ее давным-давно приручили мореплаватели и воздухоплаватели, а сегодня она во многих регионах земного шара вполне реально и с большой пользой эксплуатируется в промышленных масштабах. Это ветер. Тот самый, о котором еще Пушкин писал: «Ветер, ветер! Ты могуч…».
Возможно, именно эти строки и сподвигли читателя нашего журнала Владимира Куклина к созданию походной портативной ветровой электростанции. Часто путешествуя с семьей на автомобиле по побережью Азовского моря, он неоднократно оказывался перед выбором: либо комфортный отдых, либо строжайшая экономия топлива и электроэнергии на борту автомобиля, чтобы уехать с места ночевки, не прибегая к помощи спасателей. С изготовлением же ветряка все эти страхи остались в прошлом, а в лагере появилось освещение, телевизор, холодильник и все остальные «33 удовольствия». А случись что в дальней дороге со штатным аккумулятором машины - всегда есть резервная возможность зарядить его энергией ветра. Кстати, не окажется лишней такая установка в качестве аварийной и на дачном участке в местах, где бывают перебои в работе электросети.
В качестве генератора ветроэлектростанции используется электродвигатель постоянного тока (U = 48 В, I = 15 А, п = 1200 об/мин). Ротор вращается с частотой менее 500 об/мин, причем по мере усиления ветра частота его вращения не возрастает, а увеличивается лишь ток заряда.
Привод генератора - с применением цепной передачи. Для этого на валу генератора устанавливлена звездочка Z = 10, а на валу ветряка звездочка Z = 48. Вместе с подшипниковым узлом каретки и частью рамы эти детали были приобретены в магазине мотовелотоваров. Чтобы превратить велораму в основание электростанции, ее пришлось распилить, придать нужную форму, а потом стыки заварить. Генератор крепится к раме болтами М8.
А вот велосипедную цепь для привода генератора лучше не использовать, а взять роликовую цепь с шагом 12,7 мм от скутера или другой легкой мототехники: ее прочность и надежность гораздо выше. Перед установкой цепь рекомендуется в течение нескольких минут проварить в моторном масле, а затем, дав маслу стечь, насухо вытереть ветошью.
Для каретки необходим новый, более длинный вал, который можно выточить на токарном станке. При сборке кареточного узла нужно заложить в подшипники консистентную смазку типа «Литол» или ЦИАТИМ. Затем на вал навинчивается до упора гайка М16, надевается фланец и зажимается другой гайкой. К фланцу восемью болтами М6 крепится диск таким образом, чтобы выступ фланца диаметром 40 мм вошел в отверстие диска.
Фланец изготавливается следующим образом. На токарном станке из стали вытачивается диск. Затем от торцевого ключа «на 24» со стороны держателя по высоте до 20 мм отрезается головка. Обе эти детали совмещаются друг с другом соосно и привариваются. Если ветродвигатель планируется двухлопастным, то диск и фланец можно заменить стальной пластиной.
Лопасти ветродвигателя можно сделать из листового дюралюминия толщиной 2 мм. После обрезки по контуру лопасти профилируются: им придается форма цилиндрического сегмента радиусом около 400 мм. Обратите внимание, что линия центров радиусов не совпадает с продольной осью лопасти, а проходит так, как показано на чертеже. Чтобы придать лопасти необходимую кривизну, нужно положить ее на стальную трубу диаметром около 800 мм, совместив штриховую линию (см. чертеж) с продольной осью трубы, и обогнуть заготовку по трубе.
Готовая лопасть крепится шестью шурупами к деревянной спице из струганого бруска размером 36x55x500 мм. Каждая спица, в свою очередь, двумя болтами М8 монтируется на диске или пластине.
Если преобладающая скорость ветра в местности, где вы планируете пользоваться ветровой станцией, составляет не более 5-8 м/с, то имеет смысл установить на ней шестилопастное ветроколесо. При более сильных ветрах достаточно двух лопастей. Впрочем, даже при небольшом равномерном ветре двухлопастное колесо обеспечивает ток 4 - 6 А при напряжении 14 В.
К нижней части рамы приварен штырь - кусок трубы длиной 120 -150 мм, который с небольшим зазором входит в трубчатую мачту. Перед монтажом его необходимо смазать и надеть на него латунную шайбу, на которой весь узел будет легко вращаться в горизонтальной плоскости и при помощи съемного стабилизатора самоориентироваться против ветра.
Мачта длиной 3 - 3,5 м изготовлена из водопроводной трубы диаметром около 40 мм. К нижней части с торца приварена опора площадью 2-3 дм2. А к ней, в свою очередь, приварен штырь диаметром 12-15 мм и длиной 150 мм. При установке мачты штырь просто втыкается в землю. На расстоянии 1 м от верхнего конца мачты приварены четыре гайки М10 - это ушки для крепления растяжек. В качестве последних лучше всего использовать стальной трос диаметром 1,5 - 2 мм - в отличие от капроновых шнуров и веревок он не тянется. Болтами с гайками оттяжки крепятся к колышкам - стальным «уголкам» 30*30 мм.
Мачта походной ветростанции - составная, из двух частей - так ее удобнее перевозить в багажнике легкового автомобиля. В случае же стационарной установки ветряка на дачном участке ее можно изготовить и из других материалов, и более длинную. Да и смонтировать чуть по-другому, вкопав и забетонировав шпор мачты, на который будет насаживаться ее нижнее колено. Так будет надежнее, поскольку вращающийся пропеллер - это потенциальный источник опасности. Сорвавшись с места при недостаточной прочности мачты или ее установки, он способен принести много бед - не забывайте об этом!
Теперь несколько слов о пульте контроля и зарядки аккумулятора. В него входят амперметр и вольтметр постоянного тока. Они могут быть любого типа, но для мобильной версии ветряка лучше подобрать приборы небольших размеров. Амперметр на максимальный ток 20 - 30 А, вольтметр - на 15 - 30 В из расчета того, что бортовая сеть автомобиля 12 В. Развязывающий диод - любого типа на ток 20 А. В качестве реостата можно использовать проволочное сопротивление ППБ-50Г на 5 - 10 Ом мощностью 50 Вт с доработкой: с левого края нужно снять несколько витков провода, чтобы в рабочем положении цепь разрывалась. Подойдет и любой другой резистор, выдерживающий ток 20 А в течение нескольких секунд. Если аккумулятор заряжен полностью и напряжение на нем достигло 14 - 14,5 В, то «закорачиваем» генератор этим резистором на три секунды, тем самым останавливая его, ток при этом в 3 - 4 раза меньше рабочего. Затем одна из лопастей ветряка фиксируется (привязывается) к мачте. Но резко «закорачивать» генератор нельзя, так как может произойти поломка механизма. И ни в коем случае даже при среднем ветре не допускается останавливать ветроколесо вручную - это очень опасно!
Также следует иметь в виду, что уменьшать с помощью «тормозного» резистора ток заряда не стоит, так как он выйдет из строя (попросту выгорит) через несколько десятков секунд. Лучше сделать это с помощью подключения одной или нескольких ламп. Токоведующий провод - любой мягкий кабель (лучше обрезиненный) сечением 3-4 мм2, пропущенный внутри трубы мачты.
Материал подготовлен для сайта https://modelist-konstruktor.com/