Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Elektroda.pl
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Budowa wiatraka na konkurs

juliajuliajulia 06 Oct 2017 21:48 2361 17
Tespol
  • #1
    juliajuliajulia
    Level 2  
    Witam, razem z moją grupą uczestniczymy w konkursie ekotech2017 (szczegóły: ekotech2017.pl , jest to konkurs dla szkół ponadgimnazjalnych ). Naszym zadaniem jest wykonanie od podstaw wiatraka, a następnie wykonaniu pomiarów mających na celu wyznaczenie mocy skonstruowanego urządzenia. Jak zabrać się do skonstruowania takiego wiatraka? Jakich materiałów użyć, aby jego moc była jak największa oraz jak ustawić łopaty? Jesteśmy "zieloni" w tym temacie, z góry dziękuję za każdą wskazówkę.
  • Tespol
  • #3
    juliajuliajulia
    Level 2  
    Dlaczego na taki wiatr najlepsza amerykanka? dziękuję za odpowiedź
  • #5
    JESIOTR1
    Level 33  
    juliajuliajulia wrote:
    Naszym zadaniem jest wykonanie od podstaw wiatraka

    Wykonanie wiatraka proponuję z dostępnych materiałów podręcznych.
    Nie obędzie się bez budowy prądnicy - proponuję wykonać z silnika indukcyjnego od pralki.
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic1932704.html
    Ten silnik będzie jednocześnie ułożyskowanym wałem poziomej turbiny wiatrowej.
    Łopaty turbiny można wykonać z arkuszy blachy z możliwością ustawiania ich kąta nachylenia poprzez wyginanie, ustawianie.
    Turbina może być prymitywna (4-8 łopat długości do 1 m) ale skuteczna - nie musi być idealna - można doskonalić po doświadczeniach.
    Wykonanie pomiarów jest proste gdy się ma woltomierz, amperomierz i odbiornik.
    Powodzenia.
  • Tespol
  • #6
    Lisciasty
    Level 20  
    Tam nie ma żadnego generatora, tylko sam wiatrak. Pomiar mocy za pomocą ciężarka.
  • #7
    JESIOTR1
    Level 33  
    Bez generatora też trzeba łożyskować.Taki wiatrak jak na jarmarku dla dziecka?
  • #9
    gaz4
    Level 33  
    Warunki konkursu są trudne (mała prędkośc wiatru), na szczęście nie trzeba się bawić w prądnice. Jeżeli poważnie myśli się o zwycięstwie to w grę wchodzą tylko profile "lotnicze" takie jak w nowoczesnych wiatrakach. Ich sprawność sięga teoretycznej, nie da sie wymyśleć nic lepszego. Problem w tym, że są bardzo trudne do wykonania, łatwiejsze będzie zrobienie wielopłatowca jakie widać w amerykańskich filmach - tu wystarczy zwykla blacha. Jadnak na takich konstrukcjach daleko sie nie zajdzie, pewnie do I-go etapu bo mają małą sprawność i niczym się nie wyróżniają. Można pójść na kompromis i poszukać jakiegoś łatwego w wykonaniu profilu, najlepiej na stronach dla modelarzy (śmigła samolotów). Ale w warunkach konkursu jest jedna furtka którą warto wykorzystać. Wielkość śmigła jest dowolna, a im dłuższe tym większy moment obrotowy. To bardzo ważne przy tak małej prędkości wiatru, duży moment obrotowy ułatwi start wiatraka czyli zwiększy szanse na zwyciestwo. Ale jak dopasować konkretny (w dodatku łatwy w wykonaniu) profil do takich parametrów to raczej na forum dla modelarzy podpowiedzą. Moim zdaniem kluczem do uzyskania dobrego wyniku będzie długie smigło, jednak bez przesady bo moc zostanie przeliczona na jednostkę powierzchni.

    Jest jeszcze jedna sztuczka która może pomóc w przejściu do II-go etapu. To turbiny wiatrowe z dyfuzorem który zwiększy szybkość wiatru działajacego na śmigło. To poprawi sprawność kiepskiego śmigła ale dyfuzor nie jest wydajniejszy od śmigła otej samej powierzchni w nowoczesnym wiatraku. Jednak nie o to tu chodzi, dyfuzor można łatwo profilować szukając najwydajniejszego kształtu oraz średnicy, a smigło dać jakiekolwiek (a nawet wypróbować dwa by wybrać najlepiej wspólpracujace). Dobrze opisane próby z dyfuzorami powinny pomoc w przejściu do drugiego etapu.

    https://www.odnawialne-firmy.pl/wiadomosci/pokaz/92,elektrownie-wiatrowe-z-dyfuzorem
    http://www.instsani.pl/534/silownie-wiatrowe-z-dyfuzorem
  • #10
    JESIOTR1
    Level 33  
    Decydować będzie moc na jednostkę powierzchni zakreślanej przez łopatki wiatraka przy stałej prędkości wiatru 4 m/sek.
    Budowa wiatraka na konkurs Budowa wiatraka na konkursBudowa wiatraka na konkurs
    Przewagę będzie miał ten wielopłatowiec.Łopaty trapez odwrócony. W środku duże puste koło - australijski (drobna żaluzja).
    Regulamin nic nie mówi o wolnej przestrzeni oddalającej łopaty od osi.
    Jeżeli regulamin zabroni to zamiast pustego koła w środku - duży czepiec balistyczny.
    Powierzchnia zakreślana przez łopatki będzie mniejsza o 3.14 x r² wewnętrzny.
  • #11
    juliajuliajulia
    Level 2  
    Bardzo dziękuję za wszystkie odpowiedzi, myślę, że zdecydujemy się na profil lotniczy, najprawdopodobniej z laminatu z włókna szklanego. Czy uważacie, że to dobry pomysł?
  • #12
    JESIOTR1
    Level 33  
    Profil lotniczy to tylko na samolotowe obroty przy huraganach a nie na konkursowe 4 m/sek.
    Krowa co głośno ryczy mało mleka daje.
  • #13
    gaz4
    Level 33  
    JESIOTR1 wrote:
    Profil lotniczy to tylko na samolotowe obroty przy huraganach anie na konkursowe 4 m/sek.
    Krowa co głośno ryczy daje mało mleka.


    Poniekąd racja ale... dużo zależy od samego profilu. Odpowiednio wycezylowany da bardzo dobre efekty. Jednak to wymagałoby idealnego skopiowania profilu ze współczesnych generatorów wiatrowych które dobrze pracują przy słabym wietrze. Pełnego skopiowania, bo poza samym profilem ważne jest także ustawienie wzgl. wiatru. Podstawowa różnica miedzy profilem "lotniczym" oraz prostymi wiatrakami jak wielołopatowce to sposób wykorzystania siły wiatru - pierwsze pracuja na podciśnieniu wytwarzanym za profilem, a drugie sa pchane przez podwyższone ciśnienie. Podciśnienie jest jest wydajniesze lecz trudno wykorzystać pełne możliwości jakie daje. Przy małych prędkościach wiatru każdy błąd w wykonaniu profilu będzie bardzo mocno rzutował na wynikach i jeżeli nie wykonamy go idealnie lepiej postawić na coś prostego. Z drugiej strony wielołopatowce też można profilować w taki sposób by były bardziej wydajne. To tak jak z nowoczesnym samochodem i Syrenką - "skarpeta" smrodziła, paliła benzynę jak smok, hałasowała i miała niemal wszystkie wady jakie może mieć samochód. Ale gdy sie zepsuła wystarczył młotek, przecinak i pończocha by ją naprawić, z nowymi tak się nie da - bez komputera nie podchodź. Prostota też ma swoje zalety ;)

    Ciekawy jest wielołopatowiec z trzeciego zdjecia, jeżeli rzeczywiście liczy się powierzchnia zataczana przez same łopaty, a nie przez całe śmigło daje znaczną przewagę nad innymi. Mamy tu duży moment obrotowy przy wględnie niewielkiej powierzchni zataczanej przez łopaty. Jednak nie sadzę by ten trick przeszedł.
  • #14
    juliajuliajulia
    Level 2  
    Mamy pomysł, aby formę do profilu lotniczego zlecić firmie , która nam to bardzo dokładnie wytnie, jednak nie wiemy jaki profil wybrać, pan od fizyki proponuje nam wklęsło wypukły, jednak nie wiemy jaki dokładnie, jakieś pomysły?
  • #15
    JESIOTR1
    Level 33  
    Przy małych prędkościach wiatru najlepiej zapomnieć o profilach i śmigłach lotniczych.
    W nowoczesnej siłowni wiatrowej z turbiną o średnicy 100 m końce łopat mają szerokość ok. 2 m i prędkość ponaddźwiękową.
    Z drugiej strony wielopłatowce też można profilować w taki sposób by były bardziej wydajne.
    Dla zadanej prędkości wiatru (konkursowej) istnieje idealny profil - jak w programie Wiatrak 1.1
    Ten profil nie pasuje do każdego wiatru ale mamy budować turbinę tylko na konkurs dla swojego ciężarka.
    Proponuję turbinę i profil dobrać doświadczalnie przed startem.
  • #16
    gaz4
    Level 33  
    Do próbowania kilku profili przydałaby się drukarka 3d bo ręczne robienie profili jest czasochłone.

    https://www.warlock.com.au/tools/bladecalc.htm

    Tu jeden z kalkulatorów do projektowania wiatraków. Można spróbować wyliczyć 2-3 profile na różnych kalkulatorach i zobaczyć który lepiej się sprawdzi. A w odwodzie zawsze zostaje dyfuzor zwiększający prędkośc wiatru i to chyba byłoby najlepsze rozwiązanie. Przy 4 m/s nie za bardzo można poszaleć. Niestety tu też cudów nie ma i osiagniecie 8 m/s wymaga średnicy 3x większej niż śmigło. Ale za tym rozwiązaniem przemawia prostota, najprostszy może wyglądać jak kołnierz dla psa ;)
  • #18
    gaz4
    Level 33  
    W pewnym sensie robienie wiatraka na konkurs gdy nie ma sie solidnej wiedzy z zakresu aerodynamiki to typowa gra w totka ;) Ja swego czasu dużo czytałem o coraz doskonalszych wiatrakach by w praktyce zostać przy... najprostszym jakim jest Savonius. Po prostu ilość problemów rośnie wraz z wydajniością, wykładniczo. W przypadku prostych konstrukcji jak savonius czy wielołopatowiec zawsze mamy pewność, że zadziała. Nie jest ważne ile błędów popełnimy w czasie projektowania czy budowy, jeżeli łożyska nie są zatarte i nie odpadnie zbyt duża ilość łopat to i tak będzie się kręcił :)

    Nota bene spojrzałem na kalkulatory jak Wiatrak i chyba optymalnym rozwiązaniem będzie 4-ro łopatowy wiatrak o TSR w okolicy 2. Nie są tak skomplikowane (a przez to wrażliwe na błędy) jak 3-łopatowe o profilu lotniczym (TSR>4, trudno zrobić pracujący ze słabym wiatrem) i będą wyraźnie wydajniejsze od wielołopatowców z TSR w okolicy 1. W drugim linku z dyfuzorami widać takie konstrukcje więc muszą w sobie mieć coś co ułatwia pracę z tego typu dodatkiem. Sam profil jest prosty w wykonaniu - jednakowy na całej długości łopaty. Czasami trzeba iść na kompromisy.