Для того, чтобы забрать энергию у ветра совсем не обязательно использовать устройства, в которых что-то вращается. Можно также задействовать и колебательное движение. Один из вариантов такого ветряка и рассмотрен.
Поделиться этой страницей в:
Как отобрать энергию у ветра? Нужно заставить его совершить какую-то механическую работу. Обычно для этих целей используют различные вращающиеся ветряки. Но это не единственный способ. Например, можно заставить рабочее тело колебаться под действием ветра.
А если при этом использовать достаточно простые линейные генераторы, которые уже неоднократно были на сайте , то получится весьма простой источник электричества, в котором, заметим, нет ни одного шарнира, т.е. в нём нечему ломаться и изнашиваться.
Наверное, все видели, как колеблется на ветру натянутая плоская стропа или лента. Принцип работы описанного ниже генератора, тот же самый - натянутая лента будет неустойчива в воздушном потоке и начнёт совершать колебания. Осталось только эти колебания превратить в электричество.
На сайте журнала "" дан пример одной из возможных конструкций. Рисунки и фотографии взяты с того же сайта.
Внешний вид генератора показан на рисунке ниже.
Видно, что в жесткой рамке натянута лента из майларовой пленки (заметим, прекрасно подойдёт лента от старой "большой" видеокасеты).
С одной стороны рамки лента просто жестко закреплена, как видно из рисунка ниже. (Плёнка сфотографирована колеблющаяся, поэтому на фото она выглядит размытой).
А с другой стороны к пленке прикреплены два магнита и рядом на рамке установлены токосъёмные катушки.
При колебаниях магнита, в катушках наводится переменное напряжение, которое может быть использовано потребителями.
Частота колебаний ленты в данной модели от 10 до 30 Гц.
Данный макет отдаёт мощность около 40 мВт, т.е. ток около 8мА при напряжении 5В. Много это или мало? Да, этой энергии не хватит даже для зарядки сотового телефона, но ведь эта мощность получена с совсем небольшой площади. Т.е. отобрана у воздушного потока небольшого сечения.
В общем-то, получается не так уж и мало. Например, при размерах рамки 30х2см используется всего 60 квадратных сантиметров потока. А у мощностью около 2Вт, ометаемая винтом поверхность составляет около 0.2 кв.метра или 2000 кв.см. Т.е. для выработки одного Ватта энергии винтовому ветряку нужно 1000 кв.см, а колеблющемуся 1500 кв.см.
Т.е. "КПД" колеблющегося "преобразователя" оказался всего в полтора раза ниже. А с учётом оценочного характера расчёта, можно сказать, что эффективности съёма винтового и колеблющегося генераторов соизмеримы.
Кстати, как оказалось, этот оценочный расчёт почти совпал с данными разработчиков. По информации , можно снимать около 100 Вт с одного квадратного метра площади сечения потока воздуха, т.е. 1 Вт с 1000 кв.см.
Для увеличения отдаваемой мощности нужно либо увеличивать количество таких генерирующих ячеек, либо делать более крупные модели. Последнее, наверное, будет даже более полезным, т.к. лента при колебаниях издает шум, гудение частотой несколько десятков Герц, и лучше бы оно было в неслышном инфразвуковом диапазоне (хотя, тут надо "сильно подумать", ведь влияние инфразвука ещё не исследовано до конца, и некоторые частоты оказываются вредными для здоровья и психики. А может, для развлечения, стоит настроить ленту на "частоту страха", например?... ;-)
В общем, идея есть, а реализация за читателями.
Видео описанной выше модели можно посмотреть .
Также, можно самим поискать в Интернете информацию по запросу "Windbelt".
И в заключение, заинтересовавшимся рекомендую заглянуть собственно на .
Носов Николай 12.11.09
--------------------------------------------------- Все статьи на сайте разрешены к копированию, но с обязательным указанием ссылки на нас.
Ответ diver52.
Хотелось бы, чтобы не было иллюзий относительно данной конструкции. Т.к. даже если принять эффективность преобразования ветра в электричество такой же, как и у крыльчатки, то нужно учесть, что площадь, которую захватывает колеблющаяся лента, будет небольшой и, следовательно, энергии с единичного преобразователя будет немного.
Но это не повод, чтобы не поиграться, тем более, что конструкция-то весьма проста, как говорится, на вечер.
>> Вот из этого я считаю, что можно уже сделать мобильный ветрогенератор.
Кстати, как идея, верхнюю и нижнюю жесткие пластины сделать в виде профиля, выгнутого внутрь, чтобы поток воздуха внутри был быстрее.
>> А какие габариты у этого генератора?
Т.е. диаметр и высота магнита, толщина и кол-во витков проволоки и т.п.
Какие, у того, что в статье, видно из картинок. Точнее как определить? :)
>> Просто вот думаю, если использовать пленку толщиной 5-10 см и длиной 30-50 см, и 5 шт цилиндрических неодимовых магнитов 2 см диаметр и 1 см толщина, то какую мощность от этого можно получить? Если 1-2 Вт, уже неплохо, учитывая, что слабый ветер почти всегда поймать можно.
По плёнке, думаю, отношение длины к ширине как 5 к 1 будет слишком мало. Она должна колебаться, а это будет тем легче, чем более узкой будет полоска.
Т.е. берите плёнку для начала, не толще 1см.
Магнит тоже бы большой не брал, особенно вначале. Магнит - это масса, а заставить вибрировать малую массу гораздо легче. Т.е. с тяжелым магнитом будет малая амплитуда.
Вообще, конечно, эту систему бы настроить в резонанс всю, т.е. чтобы совпадали частоты резонансов и магнита на ленте и ленты под ветром.
Пока же, у нас магнит колеблется принудительно, с частотой флаттера ленты (которая, кстати, зависит и от скорости ветра), поэтому чем легче он будет, тем меньше будет потерь на преодоление сил инерции. Т.е. для начал лучше взять более мелкий магнит.
Количество витков в катушке, чем больше, тем лучше. Т.к. мощности малые, то токи, тоже, а при малых амплитудах магнита, ЭДС будет также мал в пересчёте на виток. Поэтому витков должно быть много. Можно попытаться взять какую-нибудь готовую катушку от реле и т.п.
PS:
1. А вот интересно, как будет вести себя такой генератор, если их располагать последовательно? ;)
2. Лента - не единственный вариант колеблющегося крыла. Поищите в Интернете информацию по запросам типа "волновой преобразователь" и т.п.
видел недавно это видео на Ютубе . В принципе идея здравая. если набрать батарею таких вот генераторов выпрямить напряжение и "запарарлелить".
Но какое отношение имеет это к мобильной энергии? такой "радиатор" таскать с собой не каждый захочет.
может это можно реализовать для велотуристов ? типа вдоль вилки и рамы велосипеда пустить? )))) (так... бредовая идея но она имет право на жизнь)
хотя у велоутристов есть свои генераторы на неодимах. там и КПД повыше
Какое отношение, написал во вступлении - просто красиво, технически красиво. Во-вторых, расширяет кругозор - знать лучшее, что сделано хотя бы в близких областях, всегда полезно. (К сожалению, сейчас остается все меньше инженеров-универсалов, инженеров в понимании русской дореволюционной школы, которые знали не только свою область работы, но и, как минимум, смежные. Сейчас же с Запада идёт "узкая специализация", при которой мы получаем хороших ремесленников, но которая не позволяет делать "прорывы".
Вот и хочу, чтобы у читателей этого сайта кругозор был пошире, чем "вертушка с пропеллером" изготовленная методом тыка на коленке."
Vladlat, спасибо. :)
Добавил бы только, что сделать такую конструкцию складной, может быть, будет даже проще, чем "винтовую". Поэтому, большую рамку никто таскать и не собирается.
А массогабаритные характеристики у вертушек и "гуделок" :) , как писал выше, примерно получаются одинаковыми.
Так что, вопрос выбора, есть вопрос грамотности конструкции. Получается соревнование равных.
Для велотуристов никакие ветрогенераторы не подойдут, т.к. "прелесть" ветрогенератора (или солнечной батареи) именно в том, чтобы заставить работать внешние силы, а собственные не тратить.
Для ленты, это зависит в основном от силы натяжения и относительной ширины. Поэтому колебаться может начаться почти от нулевого ветра, правда, толку в этом случае будет немного, т.к. всё равно такой ветер несёт мизерное количество энергии.
В более сложных случаях нужно учитывать профиль крыла, а также расположение центров масс и жесткостей в нём.
Если любопытно, поищите в Интернете информацию о так называемом флаттере. В авиации с этим явлением борются, а здесь оно использовано во благо.
узнал, там такой эфект начинается только примерно 4(четыре)-бесконечно м/с ..... в смысле ... со слов ............."дя я х... его знает.... ну если лента будет примерно 3 метра.... работать что то будет.... а то что в руках.... это надо под турбиной самолёта стоять... и то, стоять надо будет хотя бы час... чтобы примерно 4 минуты поговорить на телефону........."....
Очень интересная конструкция! Вот из этого я считаю, что можно уже сделать мобильный ветрогенератор. А какие габариты у этого генератора? Т.е. диаметр и высота магнита, толщина и кол-во витков проволоки и т.п. Просто вот думаю, если использовать пленку толщиной 5-10 см и длиной 30-50 см, и 5 шт цилиндрических неодимовых магнитов 2 см диаметр и 1 см толщина, то какую мощность от этого можно получить? Если 1-2 Вт, уже неплохо, учитывая, что слабый ветер почти всегда поймать можно.
Спасибо за ответы. В общем, думаю как время будет, ради интереса попробую использовать ленту толщиной 1-2 см и длиной 40 см, а также пару неодимовых магнитов цилиндрической формы диаметром 1 см и высотой 0,8 см, чтобы их примагнитить между лентой. По сути, конструкцию можно собрать буквально "на коленке", зато уже после прикинуть результаты. А ведь таких магнитов у меня 16 шт, уже можно неплохую батарею собрать из нескольких таких "жужжалок". :)
На главную
