С началом дачного сезона я решил перейти от теории к практике в части постройки ветряка для своих дачных нужд. Но поскольку не зная броду я в воду соваться не люблю, я решил для начала подсобрать статистики в плане ветра. А для этого – построить анемометр. Анемометр я решил делать на основе шагового двигателя. Во первых, он выдает практически синусоиду, частота которой зависит от частоты вращения вала (читай, скорости ветра, который будет вращать крыльчатку – пропеллер). Во-вторых, шаговый моторчик – это практически генератор мощностью в несколько Ватт и в дальнейшем его можно будет использовать для каких то нужд. Например, пусть аккумулятор заряжает, от которого будет освещаться садовый туалет, стоящий на отшибе. Тем более, что этот электрогенератор мне обходился куда дешевле провода, если бы его пришлось тянуть к этому туалету. Или воду пусть греет…

Выбрав из своего барахла шаговый моторчик с наименьшим залипанием вала (есть у них такой неприятный эффект) и с максимально большим числом шагов на один оборот, я озаботился изготовлением пропеллера. Решение проблемы обнаружило себя в виде крыльчатки от старого напольного вентилятора, который уж Бог весть когда был вывезен на дачу ради находящегося в нем электродвигателя. Ее и решено было использовать в качестве пропеллера. К тому же, вал шагового двигателя и отверстие в пропеллере чудесным образом подошли друг к другу. Даже не потребовалось делать какой либо переходник. Диаметр пропеллера был почти 40 см, что сулило, вобщем неплохую снимаемую мощность при сильном ветре ( 50 Ватт при 8-9 м/сек!) . Разумеется, потребовался бы другой двигатель – генератор.

Почему именно ветряк пропеллерного типа? Ведь обычно анемометр — это 3-4 чашечки, закрепленные на оси и вращающиеся при любом направлении ветра, не отслеживая его направление. Однако их ометаемая площадь достаточно мала, и я опасался, что скорость ветра при которой начнет вращаться анемометр будет достаточно высокой. Я просто упущу информацию о слабых ветрах. Не скажу, что бы меня это сильно волновало, поскольку ветры менее 3 м/с мало интересны в плане энергетики. Но все же. Да и насадить готовый винт на готовый мотор – это куда как проще, чем городить вертушку из чашек, балансировать ее, делать датчик, отслеживающий скорость вращения. А в конце концов — мне надо просто собрать статистику ветров. А не суть, каким способом.

Насадив на ось двигателя пропеллер, я опробовал его «в деле». К моей радости, пропеллер раскручивался даже от очень слабого ветра. Это и понятно — «лопухи» пропеллера работали как ветряк парусного типа и занимали практически всю ометаемую площадь пропеллера. Это сулило очень высокую чувствительность, хотя и невысокую быстроходность. Впрочем, это компенсировалось большим числом полюсов шагового моторчика.

Всю внешнюю арматуру самодельного анемометра я сделал из совершенно подручных материалов, нашедшихся в моем сарае. Несущую траверсу решил сделать из двутавровой дюралевой балочки, держатель двигателя в виде хомута — из обрезка 2-х миллиметрового алюминия, а киль — из обрезка дюралевого отлива, оставшегося при установке пластиковых окон. Т.е. практически весь прибор у меня получался из «крылатого» металла, что было несколько символично. Да и с коррозией вопрос отпадал. А ведь анемометру предстояло работать практически целый год, накапливая статистику. В жару и мороз, под солнцем и в дождь и в снегопад.

Размеры вобщем, задавались произвольно, но с оглядкой на довольно большой пропеллер. В траверсе были сделаны соответствующие вырез и паз для крепления киля. Шаговый двигатель крепился широким алюминиевым хомутом сложной формы. В качестве крепежа применялись винты М3, с шайбами и гровером. После испытаний планировалось все резьбовые соединения залить краской, что бы они не раскручивались от неизбежной микровибрации.

Были просверлены все необходимые отверстия и собран собственно сам флюгер – ветряк – анемометр. Вначале последовали «ручные» испытания, которые меня полностью удовлетворили. Ветряк охотно страгивался даже при слабом ветре, а усилия поворота при смене направления ветра были весьма ощутимы рукой.

Оставалось найти точку равновесия на траверсе и устроить крепление ветряка, что бы он свободно вращаться при изменении направления ветра.

После того, как точка равновесия была найдена, была выпилена часть тавра в нижней части балки. В качестве оси вращения использован небольшой отрезок дюралевой трубки диаметром 10 мм. Вдоль трубки сделан пропил, в который вставлялась вертикальная часть балки и просверлены два отверстия. Винтами с гайками оси крепилась к несущей траверсе достаточно надежно. (на фото достаточно крупно изображен этот узел).

При устройстве поворотного узла было решено пока отказаться от подшипников. В конце – концов, ось в любой момент можно было и заменить. В качестве направляющей муфты был подобран отрезок другой дюралевой трубки, чуть больше диаметром, чем ось, и ось вращалась внутри муфты совершенно свободно.

Что бы траверса не терлась о муфту и не создавала дополнительное трение повороту, проложены несколько шайб, обильно смазанных машинным маслом. И таким образом вращение флюгера – анемометра стало весьма легким и он практически мгновенно реагировал на изменение направления ветра.

На время «ходовых» испытаний я просто прикрутил муфту в длинному металлическому профилю с помощью широкой специальной изоленты. Разумеется, после калибровки и при установки анемометра на штатное рабочее место, я применю либо хомуты, либо какой либо другой надежный способ крепления муфты к мачте.

В качестве испытательной мачты послужил металлический пофиль 20 х 20 мм, длиной метра 3,5. И уже на такой высоте, ветер дует немного сильнее, чем у поверхности. И анемометр вращался со скоростью несколько оборотов в секунду при хорошем, крепком ветре.

Таким образом, после испытаний и установки анемометра стационарно на высоту 6-8 метров, можно будет приступать к сбору статистики о ветровой обстановке в месте будущей эксплуатации большого ветряка. Разумеется, перед этим его надо откалибровать и устроить систему сбора статистики. Но это темя для других статей.

Следует сказать, что не всем требуется анемометр. Кому то пригодится и походный ветроэлектрогенератор. В данном случае — это практически готовая конструкция. Только желательно, конечно использовать более мощный шаговый моторчик (Ватт на 10-15) и сделать конструкцию легко разборной. Ну и на выход генератора поставить диодные мосты, что бы можно было заряжать аккумуляторы.

Форум о альтернативных источниках электроэнергии.