САМОДЕЛКИН                                                                         
Категории раздела
Луки [7]
Ножи [15]
Спорт [7]
Разное [89]
Ремонт [5]
Машины [6]
Поделки [6]
Для сада [1]
Для дома [3]
Огнеметы [9]
Арбалеты [1]
Мотоциклы [3]
Умелые руки [49]
Translate Google



В Закладки
Счетчик сайта

СЧЕТЧИКИ САМОДЕЛОК

Комментарии: 28
Форум: 1/1
Механика: 201
Электроника: 161
Games: 297
Video: 8596
Guestbook: 1
Партнеры сайта

Рейтинг@Mail.ru
Главная » 2013 » Ноябрь » 10 » Волновая турбина своими руками
12:00
Волновая турбина своими руками
Волновая турбина своими руками

Данная заметка написана на основе одной из исследовательских работ школьников. Полностью приводить её здесь не буду, кому потребуется, сможет прочесть на сайте-источнике. Здесь же дам только выдержки, касающиеся собственно генератора.

Постановка задачи следующая, нужно преобразовать колебания волн во вращательное движение. Задача была решена весьма простым способом - колеблющийся плавник, закреплённый на оси вращения генератора. Причём, вращательный момент, создаваемый плавником при любом движении воды, будет направлен в одну сторону.

Далее, просто цитирую из оригинала.

Решение задачи "...достигается применением в качестве лопасти турбины плоского или объемного гидродинамически обтекаемого гибкого упругого тела. Область жесткого захвата этого тела должна удовлетворять правилу U = 0.29, причём, в состоянии покоя хорда лопасти располагается в плоскости вращения турбины, перпендикулярной оси её вращения.

Сама турбина состоит из N-отдельных элементов, закрепленных на валу вращения турбины, каждый из которых составлен из двух и более лопастей, симметрично расположенных относительно вала вращения турбины. Тогда сила тяги лопасти возникает под воздействием текучей среды при возвратно-поступательном движении турбины относительно среды или среды относительно турбины вдоль оси её вращения за счет гибких деформаций лопасти. Деформации подобны деформациям крыла птицы или хвоста рыбы в процессе махового движения.

Применение нашего движителя в варианте лопасти для турбины даёт устройство, изначально обладающее высоким КПД и знакопостоянным моментом вращения при знакопеременном направлении падения потока текучей среды на турбину.

На рис. 1 показан элемент турбины, состоящий из двух лопастей 1, закрепленных на поперечине 2 в области, соответствующей правилу U = 0.29 для лопасти. Поперечина 2 жёстко соединена с валом 3, имеющим ось вращения 4. Так выглядит элемент турбины в состоянии покоя. Движение элемента вдоль оси вращения, т.е. в положительном направлении оси Z приводит к изгибным деформациям 5 лопастей, противоположное движение приводит к изгибным деформациям 6 лопастей. В обоих случаях элемент приобретает вращательное движение в направлении 7 - против часовой стрелки. Наращивание числа элементов турбины, последовательно расположенных на одном валу вращения, приводит к пропорциональному возрастанию мощности на валу вращения. Это позволяет наращивать необходимую мощность на одном валу вращения турбины без увеличения поперечных размеров колеса турбины.



Рис.1 Диаметрическая проекция вращательного элемента турбины. Лопасти 1 закреплены на поперечине 2 в области, соответствующей правилу U=0,29 для лопасти. Поперечина 2 жестко соединена с валом 3, имеющим ось вращения 4. Так выглядит элемент турбины в состоянии покоя. Движение элемента вдоль оси вращения, т.е. в положительном направлении оси Z, приводит к изгибным деформациям лопастей вида 6. В обоих случаях элемент приобретает вращательное движение в направлении 7 – против часовой стрелки.

Для демонстрации реализации предлагаемого технического решения воспользуемся методом физического моделирования.

На фотографии рис. 2 приведена фотография модели турбины с одним вращательным элементом, содержащая две симметрично расположенные прямоугольные лопасти 1, закрепленные на поперечине 2, жестко связанной с валом 3. На вал 3 насажаны поплавок 8 с возможностью свободного вращения и жестко большая шестерня 9. Лопасти выполнены из гибкой упругой полимерной пленки толщиной 0.00025 м так, что образуют прямоугольное тело с размерами 0.07х0.105 м . В области, соответствующей правилу U = 0.29, создан карман 10 для насаживания и крепления лопасти 1 на поперечине 2. На рис.3 показаны проекции лопасти 1: а - вид сбоку, b - вид сверху. 10 - карман для жесткого крепления поперечины и лопасти.



Рис.2 Фотография модели турбины с одним вращательным элементом, содержащая две симметрично расположенные прямоугольные лопасти 1, закрепленные на поперечине 2, жестко связанной с валом 3. На вал 3 насажены поплавок 8 с возможностью свободного вращения на валу и жестко большая шестерня 9.

На фотографии рис.4 приведена турбина с тремя последовательно расположенными элементами на валу, смещёнными один по отношению к другому в плоскости вращения на угол 120° и расстояние 0.1 м. Вдоль вала вращения. 11 - площадка для крепления генератора 12 так, как это показано на фотографии рис.5. Вращение вала 3 приводит в движение шестерню 9, которая, в свою очередь, через зубчатую передачу приводит во вращение малую шестерню, насажанную на вал генератора 12.



Рис.3 Показаны проекции лопасти 1. а - вид сбоку, b - вид сверху. 10 - карман для жесткого крепления поперечины и лопасти.



Рис.4 Фотография турбины с тремя последовательно расположенными элементами на валу 3, смещёнными один по отношению к другому на угол 120 градусов и расстояние 10 см.



Рис.5 Фотография генератора 12,закрепленного на платформе 11, 13 – выводы проводов генератора.

Коэффициент передачи шестеренок 132:8 (n=16.5). В результате вращения турбины на выводах генератора 13 возникает разность потенциалов. В качестве генератора используется электрический микродвигатель постоянного тока в обратном режиме. Двигатель постоянного тока ДМП-25-Н1-03 расчитан на напряжение питания 12В и силу тока 0,3А; угловая скорость 6000 об/мин. В качестве индикатора используется светодиод марки GNL-1206URC красного цвета с рабочим напряжением 1.9В и силой тока 70mA, подключаемый к выводам генератора.

Для имитации движения поплавка на волне используется ручной вариант - удерживая устройство за поплавок, производим вертикальные колебательные движения так, что трехэлементная турбина все время находится в состоянии погруженном в воду. При этом возникает вращательное движение турбины, не зависящего от прямого или обратного направления движения устройства, возбуждающее в цепи генератор-светодиод электрический ток.


Рис.6 Фотография работы устройства: под действием вертикальных движений руки устройство, захваченное за поплавок, с турбиной, погруженной в воду, зажигает красный светодиод 14. Светодиод подсоединен к выводам генератора 13 и для удобства фотосъемки механически закреплен на штативе 15.

На фотографии рис.6 можно видеть работу устройства: под действием вертикальных движений руки, устройство захваченное за поплавок, с турбиной погруженной в воду, зажигает красный светодиод 14. Светодиод присоединён к выводам генератора 13 и для удобства фотосъемки механически закреплен на штативе 15. Динамометрические измерения и измерения напряжения и силы электрического тока дали следующие результаты (таблица 1).


Таблица 1

1
сила, Н3.0×0.5
2
скорость, М/с 
0.12
3
мощность механическая, Вт0.18
4
напряжение, В
2.0
5
ток, А
0.05
6
мощность электрическая, Вт0.10


Максимальное значение прикладываемой силы выбрали равным 3.0 Н. Средняя прикладываемая сила 3.0×0.5 действовала в течение 0.5с на интервале вертикального смещения устройства, равном 0.06 м, что определило среднюю скорость движения как 0.12 м/с и угловую 1.0 обор/с. Мощность, прикладываемая к устройству, равна 3.0x0.5x0.12 = 0.18 Вт. Измерение напряжения (2.0 В) и силы тока (0.05 А) на светодиоде, подключенном к выводам генератора, дало оценку выходной (полезной) мощности 2.0×0.05=0.1 Вт.

В результате КПД устройства оказалось равным 0.1/0.18 = 0.56 = 56%.

Если учесть, что КПД генератора (обратного двигателя) может оцениваться в пределах от 60 до 80 %%, то для КПД турбины можно получить оценки - от 93 до 70 %%.

В заключении:

1. Таким образом, предложенное техническое решение оказывается экономически существенно более выгодным, чем турбины Уэллса и Дэннисса.

2. Выигрыш заключается в том, что мы принципиально отходим от варианта использования текучей среды в качестве опоры для движителя, поскольку в этом случае движитель всегда будет "проваливаться" в среду, при этом его действенность будет заключаться в том, сколько текучей массы в единицу времени он успеет оттолкнуть от себя. Но это уже ближе к реактивному движению, причем в самом экономически невыгодном варианте.

3. Наш же вариант заключается в том, что движитель создает условия для возникновения вихревых потоков, т.е. таких потоков, которые возникают при маховых движениях крыла у птицы или хвоста у рыбы, КПД которых примерно 95%.

Предлагаемое техническое решение естественным образом допускает следующие расширения:

— турбина может располагаться не только в водной, но и в воздушной среде;
— на одном валу вращения возможно совместное применение и подводного и воздушного вариантов турбины.

Авторы: Дмитрий Краснопевцев, Евгений Журавлев.
Школа № 1273 ЮЗАО, 11 класс, Москва.  2006г.


--------------------------------------------Конец цитаты---------------------------------------------

Не стоит, конечно, доверять полученным "оптимистичным" цифрам КПД преобразования, но не стоит и смеяться над методиками измерения и т.п. У ребят была задача используя методологию большой науки, выполнить свою, пока маленькую"научную" работу и они с ней справились.

Нам же стоит обратить внимание на сам принцип преобразователя-генератора и может быть сделать что-то реально рабочее.


Источник: http://www.mobipower.ru
Категория: Разное | Просмотров: 1440 | Добавил: Alexdarck | Теги: Турбина, своими руками, волновая | Рейтинг: 0.0/0

ЕЩЕ ИНТЕРЕСНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Турник и брусья своими руками
Подробнее...
Мина для пэйнтбола своими руками
Подробнее...
Самые крутые тапки своими руками
Подробнее...

Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Календарь
«  Ноябрь 2013  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
    123
45678910
11121314151617
18192021222324
252627282930
Архив записей
Статистика

Онлайн всего: 2
Гостей: 2
Пользователей: 0
Опрос
Оцените мой сайт
Всего ответов: 192
Калькулятор

%