Крылья ветродвигателя

В зависимости от наличия на месте того или иного материала и производственных возможностей крылья ветродвигателя можно изготовлять либо деревянными, либо металлическими, либо комбинированными из дерева и металла. Дерево берут сухое, без гнили.

Деревянные крылья. Крылья ветродвигателя не должны от времени менять свою форму. Для соблюдения этого условия приходится принимать особые меры при изготовлении крыльев из дерева. Лучший способ заключается в том, что заготовку для крыльев делают из трех дощечек толщиной не более 8 мм, длиной 1 650 мм и шириной 150 мм. Дощечки тщательно остругивают и склеивают казеиновым клеем.

Казеиновый клей изготовляют, смешав до густоты сметаны высушенный творог (из сепарированного молока) с нашатырным спиртом и добавив к нему 10% по объему силикатного жидкого стекла (конторского клея). Без такой добавки казеиновый клей будет слишком подвержен влиянию сырости. Казеиновым клеем необходимо пользоваться не позднее чем через час после разведения.

Обе стороны каждой из склеиваемых дощечек быстро намазывают казеиновым клеем (с помощью кисти), накладывают все три дощечки друг на друга и сжимают их струбцинами, тисками или столярными клиньями. Под прессом склеенные вместе доски должны высохнуть, на что уходит не менее суток. После этого заготовку крыльев обрабатывают по профилю (указано ниже).

Крылья можно сделать и из одной цельной доски (надо иметь только в виду, что изготовленные из цельной доски крылья могут покоробиться, если древесина заготовки, не будет ровной и хорошо высушенной). Для этого берут ровную, некрученную, без гнили и сучков деревянную колоду и раскалывают ее вдоль бревна (так, как колют доски гонта для крыши), получая при этом узкие треугольного сечения дощечки (фиг. 4,а). Из этих дощечек выбирается одна наиболее ровная, из которой можно вытесать планку длиной 1650 мм и шириной 120 мм при толщине в 20 мм у ее середины. Если толщина колоды менее 300 мм, то приходится из ее центральной части вытесывать одну доску (фиг. 4,б). При выборе доски надо следить за тем, чтобы древесина была мелкослоистой, а сучки не были диаметром более 6 мм.

Фиг. 4. Деревянные крылья

Затем размечают профиль крыльев, которые на фиг. 4,в показаны по сечению II, на расстоянии 120 мм от центра втулки, и по сечению I - для конца крыла. Следует помнить, что штриховые линии на чертеже показаны для профиля правого вращения. Это значит, что если смотреть на крылья со стороны ветра, то они будут вращаться в ту же сторону, что и часовая стрелка. Такое крыло предназначено для генератора ГАУ-4101. Для генератора ГАУ-4684 нужно делать крыло левого вращения, у которого толстая передняя часть профиля должна быть повернута в другую сторону, чем на фиг. 4.

Чтобы правильно обработать крыло, между сечениями I и II необходимо сначала с помощью линейки и карандаша провести линии от основных точек концевого профиля до соответствующих точек внутреннего профиля. Линейка должна быть длиной не менее 800 мм и иметь квадратное или треугольное сечение со стороной не менее 20 мм.

Разметку производят так. Сначала кладут заготовку крыльев вниз той стороной, которая при работе будет повернута к ветру. Далее на тыльной (тонкой) части отмечают точку на расстоянии 6 мм от нижней линии на крайнем сечении I. Так же на сечении II у втулки отмечают точку на расстоянии 16 мм от нижней линии. Эти точки соединяют с левым углом профиля. Затем обрабатывают эту плоскую сторону, удаляя лишний материал стамеской, рубанком или просто острым ножом так, чтобы профиль крыла приобрел в сечении вид, показанный на фиг. 4 жирными линиями (оставшаяся нетронутой древесина заштрихована).

Проверку всех промежуточных профилей между двумя основными I и II производят при помощи линейки, прикладывая ее вдоль крыла то к передней толстой кромке профиля, то к задней тонкой кромке и к отдельным точкам, расположенным на одинаковом расстоянии друг от друга, например, разделив профили на 4 части каждый по длине, как показано номерами 1, 2, 3, 4, 5 и 6 на профилях I и II, и соединив линиями одинаковые номера. Линейка, соединяя одинаковые точки, должна всей своей гранью касаться поверхности готового крыла.

Так же обрабатывают и передний край на выпуклой стороне крыла. Округление делают "на глаз" и доводят приблизительно до 1/4 длины профиля (длина профиля является шириной крыла).

Поверхность крыльев должна быть чисто обработана стеклянной бумагой или острым краем стекла. Чем крыло глаже, тем большую мощность дает ветродвигатель.

С целью уменьшения вредного влияния атмосферной влаги крыло следует старательно окрасить. Грунтовать его не следует, так как грунтовка выпадет во время работы. Лучшие краски для крыльев - эмалевые и нитролаки. Масляные краски уменьшают прочность древесины, и потому ими для окраски крыльев пользоваться не следует. Красить надо не менее чем в два слоя, причем второй слой наносят только после полного высыхания первого.

Конец крыла при работе развивает большую окружную скорость (до 200 км/час), и потому краску на передней части крыла могут сбить град, снег и т. п. Во избежание этого на переднюю часть крыла следует прибить, как показано на фиг. 1, пластинку шириной 50-60 мм, вырезанную из самой тонкой жести, какую только можно достать, например от изоляционных трубок, которые применяются при электропроводке. Пластинку из жести нельзя прибивать гвоздями, так как они не будут ее держать. Прикреплять ее следует скрепками из проволоки диаметром 0,4-0,5 мм (такими же, как в тетрадях), вставляя их в просверленные отверстия и загибая их концы по направлению движения крыла. Четыре или пять таких скрепок ставят на равном расстоянии друг от друга. Концы пластинки надо пригнуть к крылу так, чтобы они не отставали от его плоскости даже на 0,5 мм, так как из-за этого мощность его может уменьшиться на 30-50%.

В центре крыльев нужно просверлить соответствующее отверстие для вала генератора. Крылья крепятся к детали 4 (фиг. 2 и 8) двумя болтами с диаметром нарезки 10 мм. Под гайки обязательно кладутся квадратные жестяные шайбы; один конец шайбы загибают на деталь 4, а другой - на гайку, с тем чтобы устранить самоотвинчивание гаек во время работы двигателя. Среднее отверстие на детали 4 и детали 67 (фиг. 5) показано для случая закрепления крыльев на валу генератора типа ГБТ, и потому оно сделано на конус. При насаживании же крыльев на вал генератора ГАУ-4101 отверстие делают сквозным цилиндрическим по диаметру его вала.

Металлические крылья. Деревянные крылья изготовить проще, чем металлические, однако они легко могут потерять приданную им в начале форму, в результате чего ветродвигатель может перестать давать потребные обороты и мощность. От этого недостатка свободны металлические крылья (фиг. 5).

Корпус металлического крыла изготовляют из мягкой листовой стали толщиной 2,0-2,5 мм. Можно использовать также и листовую сталь толщиной от 1,3 до 1,5 мм, но тогда необходимо усилить широкую часть крыла, приклепав к ней на 15-20 заклепках стальную пластинку (по ширине крыла) толщиной 1,5 м и длиной 100-150 мм.

Длина широкой части металлического крыла равна 650 мм, ширина в сечении I-I - 70 мм и сечении II-II - 90 мм. После изгибания крыло приобретает вид и размеры, показанные на фиг. 5, для двух сечений. Сечение I-I лежит на расстоянии 35 мм от наружного края, а сечение II-II сделано по внутреннему краю крыла. Потребную форму профиля крыла придают заготовке, уложенной на шаблоны, ударами деревянного молотка. При этом профиль заготовки периодически проверяют по сечениям I-I и II-II, а промежуточные положения проверяют линейкой, как это было указано для деревянного крыла.

Фиг. 5. Металлические крылья

Шаблоны изготовляют деревянные (из фанеры) или из листовой стали и укрепляют на деревянной доске на расстоянии 615 мм один от другого. Если крыло не прилегает одновременно к двум шаблонам (хотя бы оно к каждому шаблону в отдельности и подходило вполне удовлетворительно), то его несколько скручивают, зажимая концы его в тиски или деревянные рычаги.

Готовые крылья вставляют в разрез детали 66 и приклепывают тремя заклепками толщиной 5-6 мм. Деталь 66 можно изготовить и без разреза. Тогда конец ее на длину 50-60 мм отковывают в кузнице так, чтобы он постепенно утоньшался до толщины 2,0-2,5 мм. В этом случае деталь 66 приклепывают с вогнутой стороны крыла. Собирая крылья, сначала навинчивают контргайки и надевают квадратные шайбы размерами 50X50 мм, а затем вставляют крылья в ступицу, завертывают их до нужного предела, ставят под соответствующим углом и закрепляют контргайкой Для закрепления контргайки один край квадратной шайбы загибают за деталь 67, а другой - за контргайку.

В некоторых случаях, например, при отсутствии листовой стали необходимой толщины или при желании применить регулятор оборотов, крыло выгоднее изготовлять из дерева (по размерам деревянного крыла, но длиной 650 мм) и прикреплять его пятью, шестью заклепками или болтиками диаметром 6 мм к детали 66. Этот вариант имеет значительные удобства в изготовлении, так как дает возможность понизить требования к древесине (при небольшом скручивании древесины можно выправить это, повернув крыло на соответствующий угол). К валу генератора крепление ступицы таких крыльев (деталь 4 или 67) осуществляется на шпонке, предохраняющей крылья от проворачивания. Детали эти прижимают болтом, который имеется на валу генератора.

Балансировка. Крылья ветродвигателя должны иметь одинаковый вес, одинаковые профили и должны вращаться строго в одной плоскости. Для проверки веса надо готовые крылья надеть на валик, положенный концами на две горизонтальные доски или скамейки. Если более тяжелая половина крыльев перевесит легкую, то ее следует уравновесить, прикрепив к более легкой половине соответствующий груз. На деталь 66 (металлического крыла) для этого можно намотать нужное количество витков стальной или свинцовой проволоки. На более легкое деревянное крыло приходится прикреплять шурупом стальную или свинцовую шайбу на расстоянии 120-150 мм (не больше) от оси крыльев. Подобрав шайбу соответствующего веса и переставляя ее по деревянному крылу можно добиться равновесия крыльев при любом их положении. Такую балансировку необходимо производить в крытом помещении во избежание влияния ветра. Необходимо проверить также, вращаются ли оба крыла строго в одной плоскости. Для этого крылья укрепляют на валу генератора и замеряют расстояние от опущенного вниз конца крыла до какого-либо ближайшего к нему предмета, например ножки стола, на котором проводят это испытание. Потом, не трогая генератора, аккуратно поворачивают крылья и определяют расстояние до той же точки стола от другого крыла. Если разница превышает 2 мм, то перекос следует ликвидировать. Для этого стальное крыло нужно соответствующим образом изогнуть, а при деревянных крыльях между крылом и деталью 4 с соответствующей стороны подложить кусок бумаги или тончайшей жести. Иногда достаточно подтянуть посильнее болт или очень немного подскоблить стеклом прилегающую к детали 14 часть поверхности деревянного крыла.

После такой балансировки крылья окрашивают дважды. Второй слой краски наносят после высыхания первого. Окончательную балансировку проводят после высыхания второго слоя краски, для чего иногда достаточно на более легкое крыло нанести кистью еще несколько мазков. Если в процессе дальнейшей эксплуатации обнаружится, что крылья "бьют" и трясут головку, то необходимо их снять и снова проверить на вес и вращение в одной плоскости.