Декоративна млин для саду: варіанти виготовлення вітряних і водяних, конструкція, креслення

5448848448

Млин, мабуть, найдавніший з відомих механізмів. Борошномельні млини точно застосовувалися в Нововавилонського царства (це кінець II - початок I тисячоліття до н.е.), а трохи пізніше оригінальні вітряні млини були винайдені в Китаї (див. Далі). Млин здатна оживити і прикрасити самий сумний пейзаж, а її декоративна модель додасть особливої ​​чарівності і зовсім маленькому присадибній ділянці, див. Рис. нижче. Робиться декоративна млин своїми руками без серйозних ускладнень, але її естетичний ефект часто виявляється багато менше очікуваного. І справа тут не в якості роботи майстра - це якраз той випадок, коли естетика майже повністю визначається видом технічної реалізації. Про що і написана ця стаття.

Виробничі млини і їх декоративні моделі

Виробничі млини і їх декоративні моделі

У чому заковика?

Декоративна млин дає естетичний ефект по слід. причин (в порядку зростання його величини і убування очевидності):

  • Пам'ять тисячоліть. Це не метафора. За свою історію млин обросла товстої культурної оболонкою, що викликає у більш-менш підготовленого глядача численні асоціації. Один Дон Кіхот чого вартий. Змусив би його Сервантес воювати з курятником - і ми побачили б в ньому невимовної романтику.
  • Млин технічно може бути реалізована тільки в монументальному архітектурній споруді, причому для технічно досконалої млини воно повинно бути вишуканою форми, що диктується аеродинамікою.
  • Головний секрет естетики млини криється в динаміці, в обертанні ротора. Вода краса природи тому, що за єством своїм рухлива. Млин пожвавить і прикрасить самі, вибачте, сороміцькі задвірки бо махає крилами.

Китайська вертикальна безбашенная бамбукова вітряк Примітка: китайська вертикальна вітряк (див. Рис. Справа) не вимагає для протидії натиску вітру капітальної опори. До подібної конструкції приходили і інші народи старовини, але у них не було такого незамінного в ті часи матеріалу як бамбук. В Японії бамбука предостатньо, але в надлишку і дрібних швидких водних потоків, придатних для влаштування більш простий, довговічною і постійно діючої водяного млина нижнього бою (див. Далі і, можливо, «Сім самураїв» Куросави). Тому безбашенні вертикальні вітряки застосовувалися тільки в Стародавньому Китаї і частково в Індокитаї.

Техніка виробнича і декоративна

Для виробничої млини визначальне значення має її коефіцієнт використання вітру (КИВ), аналог ККД. Параметра чутливості до вітру (ЧВ) або потоку (ПП) в специфікаціях «справжніх великих» млинів не шукайте - він там просто не потрібен. ПП / ЧВ це мінімальна швидкість потоку, що набігає на ротор (колесо) млини, при якому він починає обертатися без навантаження, вільно, сам по собі. Але ж промислова млин повинна приводити в рух виробниче обладнання. Наприклад, ротор вітряка діаметром 12 м на вітрі 8 м / с розвиває потужність на валу ок. 10 кВт. Якщо швидкість вітру впаде вдвічі, до 4 м / с, потужність на валу впаде вдесятеро, до прим. 1 кВт, і залежить це від властивостей потоку повітря. Трохи вітер ослаб ще - і колесо просто не проверне жорно, що не штовхне пилу або поршень насоса. І до чого тоді ПП / ЧВ? Потрібно домагатися найбільшого КИВ.

Декоративна млин для саду, дачі, присадибної ділянки - приклад протилежності. У її ротора немає механічного навантаження, крім тертя у вузлі обертання (див. Далі), і КИВ для млина - забави і прикраси - параметр третьестепенний. Зате, якщо легкий вітерець приємно холодить обличчя, листя під ним тремтить і скатертина столу під навісом колишеться, а млин стоїть, її естетичний ефект зменшується або навіть звертається в негативний. Тому для декоративної млини головний параметр - ЧВ / ПП; її колесо має добре крутитися при вітрі 2-2,5 м / с або швидкості потоку води від 0,25-0,3 м / с. Варіант млини з мікромотором, що обертає колесо, безумовно неестетичний: вітряк має крутитися по швидкості і напрямку вітру, а у водяній повинна бути видна природна причина обертання колеса.

Примітка: якщо водяна декоративна млин верхнього бою (див. Далі), її колесо має обертатися, коли вода буквально сочиться по краплях з жолоба.

При будівництві декоративної млини справа спрощується тим, що відбору потужності в вала ротора немає, а мінімізувати тертя в його вузлі обертання сучасним технічними засобами нескладно і недорого. Але для вітряка багато ускладнюється тим, що з пропорційним (лінійним) зменшенням розмірів ротора ометаєма їм площа падає по квадрату. А ще більше ускладнюється тим, що біля самої землі (підстильної поверхні) потік повітря сильно скошений і турбулізованим, в результаті чого величина несомой одиницею його обсягу енергії падає в десятки разів; тут може виручити тільки використання почав аеродинаміки. Для водяного млина ці закономірності виражені слабше, але все ж мають місце, так що і гідродинаміки можна нехтувати.

Яку робити?

Декоративна вітряк з естетики і в статиці перевершує водяну (див. Рис.), А в динаміці перевершує її багаторазово просто тому, що зримого руху в ній більше. Побудувати декоративну модель вітряка в загальному простіше, ніж водяний, але діяти вона буде тільки при вітрі; млин-вентилятор з моторчиком з естетики не варіант, див. вище.

Декоративні млини - водяні і вітряні

Декоративні млини - водяні і вітряні

Водяний млин - прикраса ділянки - буде незалежній тільки якщо його зона відпочинку на ухилі (що вже незручно) і там є природне джерело або потік води (ключ, джерело, струмок, зліва на рис.), Що взагалі малоймовірно. В іншому випадку вам доведеться самому зробити ухил, спорудити штучну водойму з струмочком (каскадом, фонтаном) і витрачати електрику на перекачку води; про прикрасу водяним млином альпійської гірки з струмочком см. ролик:

Відео: приклад декоративної водяного млина



Зате, по-перше, естетичний ефект декоративної водяного млина майже не залежить від погоди, аби температура була плюсова, а в спеку млин буде освіжати повітря; правда, при цьому зросте витрата води на випаровування. В цілому ж естетика водного потоку з млином може значно перевищувати таку вітряка, а й праць / витрат це буде коштувати багато великих.

вітряна

З наведених причин для прикраси зон відпочинку особистих господарств використовують найчастіше вітряки, готові покупні (недешево, до речі) або саморобні, см. Слід. Мал. Але в тому і в іншому випадку виявляється, що естетичний ефект млини на своїй землі багато менше очікуваного або видимого в рекламному проспекті. Причина вказана вище - низька ЧВ / ПП млини. Щоб її підвищити, доведеться спочатку звернутися до речей суто прозаїчним.

Декоративні вітряні млини

Декоративні вітряні млини

Примітка: приклади прикраси саду вітряками см. В сюжеті нижче:

Відео: 30 прикладів декору саду вітряками


аеродинаміка

Зі сказаного вище ясно також, що головна причина, яка заважає підвищити ЧВ декоративної вітряка, криється у властивостях приземного потоку повітря. Змінити їх не в змозі, але використовувати в повній мірі можемо.

Спосіб до деякої міри компенсувати скіс потоку, що набігає будівельники «справжніх великих» вітряків винайшли давно - це зворотний йому скіс осі обертання ротора, поз. 1 і 2 на рис .:

Аеродинаміка ротора вітряка

Аеродинаміка ротора вітряка

У великих млинах його беруть в межах 2-12 градусів залежно від умов місцевості. Для малої декоративної млини, тим більше що стояти вона буде не на гладкому голому камінні, краще дотримуватися меж 8-12 градусів. Менше значення - для млина висотою 1,5-1,7 м; більше - для її висоти 40-50 см; проміжні обчислюються лінійною інтерполяцією (пропорційним розподілом). Розі скоса 12 градусів відповідає нахил осі ротора прим. на 1/4 її довжини; 8 градусів - прим. на 1/7. Точно нескладно прорахувати по тангенсу. Тобто, якщо, напр., Довжина осі ротора 50 см, а необхідний кут його скоса 10 градусів, то беремо: tg10 grad = 0,176. 1 / 0,176 = 5,6. 50 / 5,6 = 8,9, тобто передній (зустрічний потоку) кінець осі ротора потрібно підняти на 9 см і соотв. чином зробити вузол його обертання, див. далі.

Старовинний вітряний млин в гранованою вежі

Старовинний вітряний млин в гранованою вежі

Потік, що набігає повітря скошений не тільки по напрямку, але і за швидкістю (див. Знову поз. 1 на рис.); власне, другим і обумовлено перше. Усунути швидкісний скіс потоку ми не можемо, але його посилює відображення вітру від будови (корпусу, башти) млини. Тому вежі вітряків здавна роблять гранованими (див. Рис. Справа) або круглими, тобто обтічними в горизонтальній площині; нехтувати цією умовою для малих декоративних млинів не слід, тому що відображення потоку ЧВ знижує ще більше, ніж КИВ.

Потім, колесо вітряка ні в якому разі не пропелер літака або ротор швидкохідного ветроагрегата. Вітряк - тихохідний вітряк, тобто лінійна швидкість кінців лопатей її ротора порівнянна або менше швидкості потоку, що набігає. Тому їх аеродинаміка проста і тяга лопаті визначається майже без остачі різницею тисків на її лобовій (передній, навітряного) і задньої (тіньової) сторонах (площинах), поз. 3 на попер. Мал.

Примітка: хто знайомий з аеродинамікою не з чуток - в розрахунках ротора вітряка за характерний фізичний розмір в числі Рейнольдса Re береться діаметр (ширина) лопаті.

Звідси випливає сприятливе для будівельників вітряних млинів обставина: ретельно згладжувати і профілювати лопаті тихохідного вітряка немає потреби. По-перше, гладка обшивка лопатей необхідна тільки на їх лобовій площині (поз. 4), а тіньова може бути якою завгодно, це спрощує конструкцію (набір) лопатей і виготовлення ротора. По-друге, лопаті бажано зігнути назустріч потоку, але млин це позбавить значної частини естетики - справжні-то млини з коритоподібними лопатями не будувалися. З поперечно вигнутими лопатями можна, не піклуючись про естетику, спорудити з пляшок вітряк-тріскачку від крота на ділянці, див. Відео:

Відео: виготовлення лопатей з пластикової пляшки

Примітка: мах на поз. 4 це не фізик Ернст Мах і не число його імені, а лонжерон (головний несучий стрижень) лопаті. Рускусу - нервюри, ну, а кромки, передня і задня, вони так і є кромки.

Полуобтеканіе

Лопаті старовинних вітряків робилися з постійним за розмахом зауголіваніем на 14-15 градусів (рівнозначний, але неоднозначний термін - заклиненому), але «майже без остачі» вище також можна використовувати для підвищення ЧВ млини (і КИВ виробничої), тому що зачаткова кругова циркуляція є і у самого тихохідного вітряка. А саме: надати лопаті деяку кручені крутку за розмахом, тобто різні кути установки біля кореня і на кінці, і кілька звузити крило лопаті біля кореня, чого вимагає то найшкідливіше Re.

Креслення полуобтекаемой лопаті шатрової вітряка

Креслення полуобтекаемой лопаті шатрової вітряка

Однак результатом бездумного пропорційного зменшення лопатей ротора досконалої шатрової млини (див. Далі), на зразок тих, що на рис. праворуч, виявляється млин, дуже погано почуває вітер. Аеродинаміка тонка штука. Наприклад, перші дослідні зразки легендарного МІГ-25 розбилися, загинули досвідчені льотчики-випробувачі - про катапультуванні на швидкості 2,5М тоді ніхто й подумати не смів. Якби ця машина не випереджала тодішню авіацію на епоху, її б не пустили в серію. Але - довели все-таки, полетіла як треба. А довелося всього лише зрушити на 140 мм вісь обертання стабілізатора.

Але повернемося в тему. Розгортка крила полуобтекаемой лопаті вітряної міні-млини, діючу пенсійну систему сильно скошеному і турбулізованим приземному потоці, і настановні кути для неї дані на рис .:

Креслення полуобтекаемой лопаті декоративної вітряка

Креслення полуобтекаемой лопаті декоративної вітряка

Зазначені лінійні розміри мінімальні; їх можна пропорційно збільшити втричі, а відсутні брати з креслення, він в масштабі. Т. е., З таким ротором можна робити млини від міні-настільної (див. Далі) до великої, майже в людський зріст. До намету можна і вбудувати міні-генератор зі стабілізатором напруги для підзарядки мобільного - надлишок потужності на валу буде 20-30 Вт. Старовини млини від цього не убуде, тому що електроніка всередині і не видно. Махи лопатей - з круглого стержня (краще дерев'яного) діаметром 12-40 мм; рускусу кріпляться і фіксуються на кути установки розтяжками з жорсткою дроту. Обшивка - будь-яка; «Для старовини» краще рейкова або з драні або шпону.

Примітка: млинові вітроколеса з полуобтекаемимі лопатями мають гідність і для виробництва, і для естетики - з підвищенням швидкості вітру зростає роль кругової циркуляції повітря в площині обертання ротора і швидкість його обертання стабілізується, тобто ротор не стане крутитися як скажений, що негарно, а для великого млина і небезпечно.

Міні-млини з закрилками

Декоративна вітряна міні-млин доречна на дачі по зовсім неестетично причини - щоб її, вибачте, не поцупили під час відсутності господарів. Лопаті роторів міні-млинів роблять найчастіше цельнодеревянной, див. Рис., Хіба що майстер - досвідчений авіамоделіст.

Декоративні вітряні міні-млини з цільним лопатями

Декоративні вітряні міні-млини з цільним лопатями

Але зробити круглу або грановану вежу млини «під старовину» важкувато буде і йому, а хороша ЧВ необхідна і тут. Вихід зі становища знайшли також ще майстри старого часу по великим млинів з місць, бідних стабільними вітрами достатньої сили: зробити в лопатях ближче до їх задньої (збігає) кромці поздовжні прорізи, поз. 2 на рис. Уже коли літаки добре полетіли, виявилося, що ці щілини працюють як закрилки. Якщо ви не полінуйтеся і додасте цільним лопатей міні-млини хоча б примітивну профілювання (поз. 3; плоска сторона тіньова), то млинок висотою 30 см і з колесом діаметром 20-25 см на хорошому вузлі обертання (див. Далі) закрутиться і при вітрі в 2-2,5 м / с, а слабший вже і не відчувається.

Мінімальні розміри декоративної настільної міні-млини

Примітка: мінімальні розміри настільної декоративної міні-млини дані на рис .:

Чого не треба

У техніці є загальний принцип, який знайшов відображення і в законах Мерфі: перш ніж щось покращувати, подумай, як би там чтого не нашкодити. Отже, за підсумками водно-теоретичної частини подивимося, як не треба робити декоративну вітряк. Маючи при цьому на увазі і естетичну сторону справи.

Виріб на поз. 1 рис. - збіговисько всіх недоліків: груба виріб, а ті три рогульки, що стирчать з неї, назвати лопатями ніяк неможливо. Автор (и) млини на поз. 2, ймовірно, взяли за прототип млин з вітрильним ротором (див. Далі), не знаючи про її непридатність в даній якості для малої декоративної. Крім того, в парусному роторі має бути не менше 8-ми лопатей, інакше він буде зовсім неефективним.

Як не треба робити декоративну вітряк

Як не треба робити декоративну вітряк

Прототип млини на поз. 3, швидше за все, музейна на поз. 4. Але набір її лопатей оголений, щоб уберегти експонат від поломки сильним вітром. Обшивка лопатей скоєних шатрових млинів була знімною; набір лопатей покривався нею частково або повністю згідно силі вітру і потреби в потужності на валу, див. рис. праворуч.

Часткова обшивка лопатей вітряка

Часткова обшивка лопатей вітряка

Маючи на увазі необхідність для декоративної млини максимальної ЧВ, лопаті не завадило б зашити повністю тканиною, щоб набір просвічував. Це тільки додало б млині респекту і видовищності, тому що лопаті кращих млинів минулого обтягувалися парусиною, крізь яку набір теж переглядав.

У млині на поз. 5 обшивка на лопаті накладена не з того боку: вона буде з наветра тільки якщо ротор виявиться в вітрової тіні вежі. Що, зрозуміло, ні в якому разі не поліпшить чутливості ротора до вітру. І, нарешті, виріб на поз. 6 з ротором чи з крильчатки кімнатного вентилятора, то чи з гребного гвинта від електромотора надувного човна, млином просто не виглядає - замість естетики в даному випадку вийшов абсурд.

вибираємо прототип

Тепер визначимося, якого типу справжню млин потрібно взяти за прототип. З огляду на також естетичне значення і умови роботи декоративної.

Монументальне будова, в якому розміщуються механізми і службові приміщення, однозначно необхідно тільки для млина з горизонтальним ротором (горизонтальною віссю його обертання) - раз. Площина обертання горизонтального ротора ортогональна його осі, тобто вертикальна, а найбільший естетичний ефект і кількість неусвідомлених асоціацій дає плавний рух вгору-вниз, напр. помахи крил птаха - два. Тому «вертикалки» на зразок показаної вище китайської бамбуковій з крилами з циновок, відмітаємо.

Неповоротні баштові млини (поз. 1 на рис.) Поширені в місцях з абсолютно домінуючими вітрами одного напрямку, напр. на рівнинах центральної Іспанії. Подивіться уважно: тепер розумієте, чому Дон Кіхот накинувся на млин, а не на курник, що було б набагато смішніше? Таку млин можна взяти за прототип для дачних і / або настільної.

Основні типи вітряків з горизонтальною віссю ротора

Основні типи вітряків з горизонтальною віссю ротора

Будова козловий млини (поз. 2) обертається на цапа (або на чомусь цапиному, по місцевої неформальної термінології) - вкопані в землю товстому колоді. Козлова млин може бути побудована без єдиного цвяха, але її поворот на вітер вимагає величезних зусиль, а при вітрі сильніше свіжого - непомірних. Тому козлові млини були поширені в тихих лісистих місцях, віддалених від джерел залізних виробів. Як прототип для декоративної Козлова млин мало придатна - притиснута до землі, і домогтися від неї хорошою ЧВ дуже важко.

У Сибіру лісу і сильні вітри тримаються разом, поширена вічна мерзлота, а мужики живуть міцні, тому там прижилися сагайдак млини, поз. 3. Її вертикальна вісь обертання (теж колоду, але вже не козел, а шкворень) НЕ вкопані в землю, а закріплено в зрубі-сагайдаку. Одночасно сагайдак дозволив підняти ротор і збільшити його розмах, чому зросли і КИВ, і ЧВ; для повороту млина на свіжий вітер вже вистачало сили мельника, привіз зерно на помел селянина і, можливо, їх дорослих синів. Сагайдак млин добре підійде як прототип декоративної на ділянці, оформленому в стилі рустикальном або кантрі.

Найдосконаліші горизонтальні вітряки - шатрові, поз. 4. Шкворень в них залізний і обертається тільки намет на поворотним колі; крім того, ускладнюється механізм передачі зусилля з ротора на жорно. Повернути намет з ротором на вітер здатні 1-2 середньо розвинених людини або зовсім найпростіша автоматика. Шатрова млин годиться в прототипи для будь-якої декоративної, тому розглянемо її будову докладніше (поз. 4а):

  • А - камора (цоколь, мірошницька хата). Капітальне будова на капітальному ж фундаменті, в якому розміщуються засіки для зерна, засіки для борошна, стайня і, найчастіше, житло мельника.
  • Б - вежа (тулуб). Надбудова над каморой для технологічного обладнання. Каркасне, як правило, спорудження. Обшивка часто дощата розбірна, щоб простіше було міняти жорна.
  • В - намет. Легке навершя на поворотному колі. У наметі розташовується 1-я (або єдина) щабель зубчастої кутовий передачі з ротора на жорно. В пізніших шатрових млинах до намету пристосовували і віндрозу - незалежний механізм автоматичного розвороту ротора на вітер, див. Рис. праворуч і по тексту далі.

    Шатрова вітряк з віндрозой в Норфолку (Англія)

    Шатрова вітряк з віндрозой в Норфолку (Англія)

  • Г - ротор (вертушок, колесо, крильчатка); призначення зрозуміло.

Про вітрильних роторах

В Європу вітряки прийшли пізно - їх вперше побачили хрестоносці у арабів. Новинка відразу припала до смаку лицарям, яким, між іншим, господарювати доводилося не менше, ніж воювати. Тодішня Європа була відсталим краєм світла, розділеним на безліч дрібних і найдрібніших напівнезалежних феодальних володінь, і щасливі власники текучих вод, придатних для влаштування водяних млинів, дерли з сусідів за помел чистіше, ніж ті з купців на великій дорозі.

Арабські вітряки будувалися з вітрильним ротором (див. Рис.): Свого стройового лісу в арабів вважай що не було (пальмова деревина нетривка і нестійка), зате рівних сильних вітрів в степах і пустелях було вдосталь. Але в Європі парусні вітряки не прижилися, крім як у схожій за умовами з Аравією Іспанії і в Греції, що буяє створеними горами «вітровими коридорами».

Вітряки з вітрильним ротором

Вітряки з вітрильним ротором

Парусна млин працює тільки при вітрі достатньої сили (більше 6-7 м / с): поки лопаті-вітрила НЕ надуються до потрібного профілю, ротор НЕ закрутиться. Тобто, у і КИВ, і ЧВ парусної млини низькі, і в прототип декоративної вона непридатна незважаючи на романтичну видовищність. Проте, вітрильний ротор-вертушка, що діє за іншим принципом, може знайти корисне і ефектне застосування в механізмі шатрової млини, див. Далі.

Вузли і механізми

Напевно, немає потреби повторювати, що ЧВ декоративної млини визначається технічною досконалістю її вузлів обертання, а в передачі потужності з ротора немає ніякої необхідності. Зате вельми і вельми бажана автоматична орієнтація на вітер: якщо до млина треба підходити, щоб повернути всю її або намет, то естетика обертається роздратуванням і втомою. Певне значення має також загальна конструктивна схема ротора.

вузли обертання

Самоустановлювальні кульковий підшипник

Самоустановлювальні кульковий підшипник

У декоративної млині від одного до 4-х вузлів обертання, див. Далі. Обов'язковий для будь-якої і найсуворіший до якості виконання - вузол обертання ротора: він повинен мати мінімальні механічні втрати і тримати досить сильні нерегулярні знакозмінні бічні навантаження, тому виконується цей вузол на самовстановлюються шарикопідшипниках, див. Рис. праворуч. Звичайні однорядні опорні підшипники якщо і не будуть заїдати, то істотно знизять ЧВ млини. Але не сподівайтеся тільки на підшипники: якщо ротор аеродинамічний і / або конструктивно «неправильний», він не закрутиться, тому що його лопаті не дадуть тяги.

Для вузла обертання ротора потрібні 2 підшипника, розташованих на осі обертання на відстані не менше 50 мм один від одного (в настільній міні-млині - не ближче 15-20 мм один до одного). Фіксуються підшипники будь-яким зручним способом: в дерев'яних обіймах (зліва на рис.), Хомутами і т.п.

Вузли обертання декоративної вітряка

Вузли обертання декоративної вітряка

Сама вісь - відрізок нарізного прутка М4 - М16 в залежності від розмірів млина. У підшипниках вісь фіксується парами гайок з шайбами, а після затягування гайок - краплями масляної, гліфталевій або пентафталевой фарби, подпущеннимі в різьбу. До роботи вузол буде готовий через 2-3 доби. В'язкий силікон не просочилася глибоко в різьбу, а швидковисихаючі фарби і клеї не еластичні висохлі, від вібрації і ривків ротора сполучна з них скоро потріскається і вузол розбовтається. Гайки не зашкодять, але без додаткової фіксації еластичним сполучною теж скоро ослабнуть. Про аматорському досвіді виготовлення ротора на підшипниках для декоративної вітряка см. Відео:

Відео: виготовлення лопатей для млин на підшипнику

Якщо ротор млини розгортається на вітер флюгаркой (що не природно, справжні млини так не будувалися), то вузол обертання шатра виконується аналогічно, на підшипниках. Якщо ж ротор розгортається на вітер вручну або віндрозой (див. Далі), то вузол обертання шатра можна зробити простіше, як показано в центрі на рис. Збирається такий вузол в дерев'яному (фанерному) коробі, праворуч на рис. Сталеві накладки - товщиною від 2 мм (не менше 2-х кроків різьблення осі обертання). Горизонтальний люфт осі 0,5-1 мм; вертикальний (гайки затягувати не натуго!) ок. 0,5 мм. Гайки фіксуються також фарбою, а після її висихання під шайби підпускають по 2-3 краплі Веретенко або ін. НЕВИСИХАЮЧІ рідкого машинного масла.

Віндроза

Незалежне механічний пристрій автоматики, розгортаються ротор млини на вітер, винайшли голландці. Новинка виявилася настільки зручною, економічної та надійної, що млини з віндрозой діють в розвинених країнах до цих пір (див. Напр. Рис. Вище з млином в Норфолку).

Віндроза - різновид активного флюгера: невелика ветрочувствітельная додаткова крильчатка встановлюється перпендикулярно (ортогонально) ротора в горизонтальній площині. Коли ротор варто точно за вітром, крильчатка віндрози нерухома. Трохи вітер йде в бік, крильчатка обертається і через механічну передачу повертає намет з ротором знову на вітер.

Ротор декоративної млини механічно не навантажений, і зусилля для його повороту потрібно на порядки менше, ніж для ротора виробничої млини. Тому деякі готові декоративні вітряки доповнюються флюгаркой, що імітує віндрозу (врізка зліва вгорі на рис.). Шатер з ротором стає простим (пасивним) флюгером, що для млина ненатурально.

Пристрій віндрози (пристосування для автоматичного розвороту на вітер) виробничої і декоративної вітряка

Пристрій віндрози (пристосування для автоматичного розвороту на вітер) виробничої і декоративної вітряка

Віндроза виробничої млини досить складний механізм (зліва на рис.), Навряд чи повторюваний в домашніх умовах. Але за вказаною вище причини (ненавантажений ротор) віндрозу декоративної вітряка можна зробити набагато простіше з підручних матеріалів (центр і праворуч на рис.).

Конструкція вертушки в точності скопійована з перших голландських віндроз з ганчірковими лопатями. Зовні вона схожа на вітрильний ротор, але завдяки деякому початковому куті установки полотнищ і іншої конфігурації щілин між ними діє не як клівера і стакселя вітрильників, а скоріше як загратоване крило, яке застосовується в системах порятунку космічних апаратів при аварії на старті; це з'ясувалося вже в наш час. Аеродинамічний якість гратчастого крила низька, тобто воно дає невелику підйомну силу, але при найменших швидкостях і в широкому діапазоні кутів атаки. Так і матерчатий вертушка віндрози дає незначну потужність на валу, але при найлегшій подиху найсильнішим чином скошеного вітру.

Розмах махів вертушки 3-15 см в залежності від розмірів млина; полотнища з слизькій синтетичної тканини або плівки (з естетики - гірше) натягуються туго. Ведучий шків можна стягнути з вала двигуна старого касетного магнітофона. Звідти ж беруться маховик з тонваломі і підшипником ковзання для веденого шківа і горизонтальній осі; швидше за все підійде штатний гумовий пасик. Магнітофон краще курочіть радянський - їх маховики більше і масивніше, чому заявлений в ТД коефіцієнт детонації відповідав реальному. Ось вертушки і ведучого шківа з велосипедної спиці; до неї потрібно підібрати або зробити бронзографітових або фторопластовий підшипник ковзання.

Кількість зубів триби (діаметр цівки ок. 10 мм) - 6-8. Крок зубів на поворотному колі повинен бути точно таким же, а їх кількість не менше 60-ти. Виходячи з цього розраховують радіус вінця для розміщення зубів на колі; можливо, доведеться підкоригувати його діаметр. Зуби в лунках цівки і кола фіксуються силіконовим клеєм; будь-який інший від вібрації і поштовхів скоро потріскається і зуби почнуть випадати.

Примітка: якщо віндроза повертає ротор тилом до вітру, петлю пасіка на провідному шківі потрібно перевернути на 180 градусів.

ротор

Про аеродинаміці ротора вище сказано досить, залишилося уточнити деякі конструктивні особливості. Лопаті ротора виконувалися зазвичай з переднім / заднім або середнім розташуванням маху, див. Рис. (Висячі і полнонаборних лопаті).

Силові схеми лопатей роторів вітряних млинів

Силові схеми лопатей роторів вітряних млинів

Перші давали більший КИВ і кращу ЧВ, тому що виключалися аеродинамічні втрати на соотв. кромці, але частіше ламалися на сильному вітрі, а крутка лопаті за розмахом більш ніж на 5-7 градусів ще більш зменшувала їх міцність. Вітровий тиск на одиницю площі лобової проекції декоративної млини багаторазово менше, ніж великий, тому для неї кращі висячі лопаті. Виняток - ротор з полуобтекаемимі лопатями (див. Вище), тому що при куті крутки більше 10-12 градусів він буде працювати належним чином тільки якщо закручені і передня, і задня кромки, а незакрученний мах (лонжерон) розташований по ширині лопаті згідно аеродинамічному розрахунку.

Скільки треба лопатей?

У місцях, вітрами небагатих, будувалися млини з 6-ти і навіть 8-ми лопатевими роторами - це підвищувало потужність на їх валу при слабкому вітрі, хоча КИВ при сильному падав. Але якщо підійти з точки зору максимальної ЧВ, то оптимальним виявляється ... однолопастний ротор з противагою; це пояснюється тертям лопатей об повітря. Однак тихохідні вітряки з числом лопатей менше 4-х майже ніколи не будуються: потужність на валу виявляється занадто мала, тому що без розвиненої кругової циркуляції енергія вітру, «проскакує» між повільно рухаються лопатями, пропадає даром. Відповідно і декоративна млин менш ніж з 4-ма лопатями виглядати буде ненатурально, так що 4 лопаті для неї слід прийняти за оптимум.

будова млини

Схема будови простий декоративної вітряка

Схема будови простий декоративної вітряка

Побудувати імітацію млинової хати і Тулова квадратними в горизонтальному перетині (див. Рис. Справа) нескладно, але гарною ЧВ такий млини очікувати не доводиться. Значення обтічності будови млина було зрозуміле ще в старовину, і будови виробничих млинів виконувалися багатогранними або круглими.

Креслення основних вузлів (ротора в зборі, вежі і вертушка) простий декоративної вітряка дані на рис. нижче. Гранична в даному випадку (але не максимально можлива) ЧВ досягається збільшеним зауголіваніем простих лопатей на 16,7 градуса. Зверніть увагу, в яку сторону звисати крила лопатей: оскільки продажні різьбові прутки з правого різьбленням, то і ротор повинен обертатися вправо (за годинниковою стрілкою, якщо дивитися спереду); інакше він відкрутиться і злетить, тому що кріпиться запресованої в перехресті махів гайкою. В цілому така млин зручна для дачі вихідного дня: для зберігання розбирається, а зібрану її легко переносить один дорослий будь-якої статі або двоє діточок.

Креслення основних вузлів простий декоративної вітряка

Креслення основних вузлів простий декоративної вітряка

Реалізувати своїми руками грановану вежу декоративної вітряка з фанери на клею можливо (див. Слід. Рис.), І похвали вашій майстерності будуть цілком заслуженими. Але, по-перше, матеріал потрібно дорогий (поцікавтеся в найближчому строймаге, скільки коштує лист фанери-двадцятки). По-друге, зі збільшенням числа граней вежі і / або зменшенням її розмірів різко зростає трудомісткість роботи разом з вимогами до точності розмітки і розпилювання деталей, а остання має межу, що дорівнює товщині пилки або пилкового диска.

Гранована вежа декоративної вітряка з фанери на клею

Гранована вежа декоративної вітряка з фанери на клею

Можна зібрати всю будівлю комбінованим способом (див. Рис.), Але це теж робота не з простих, і її складність також зростає зі збільшенням числа граней. Тим часом багатогранні аж до майже круглих хату і вежу гранованою декоративної вітряка цілком можливо зробити зеленому новачкові в столярні буквально з обрізків. Справа в тому, що тангенси кутів 30 і 60 градусів з достатньою для робіт по дереву точністю рівні 0,58 і 1,73.

Збірка будови гранованою декоративної вітряка

Збірка будови гранованою декоративної вітряка

Як підрізає брус 40х40 для збірки частин будови 12-ти і 6-ти гранной декоративної вітряка, показано на рис .:

Уривок дерев'яного бруса для збірки будови декоративної вітряка

Уривок дерев'яного бруса для збірки будови декоративної вітряка

Сама збірка - на клею без металевого кріплення та столярних з'єднань. Щоб виріб був міцніше, використовується прийом, аналогічний перев'язці кладки швів в будівництві: вінці імітації зрубу (візуально дуже переконливою) збираються в дзеркальному відображенні по черзі. На рис. видно також, що при перпендикулярній подрезке НЕ скошеного торця бруса діаметр вінця змінюється пропорційно. Це дає можливість зібрати вежу млини у вигляді усіченої піраміди, а якщо вона 12-гранна, то і ошкурить її до круглої.

А якщо сучасніше?

Модель тихохідної вітросилової установки на клумбі

Модель тихохідної вітросилової установки на клумбі

Знаходяться, хоча і не всі, любителі прикрашати ділянку моделями тихохідних вітросилових установок (ВСУ; попросту - вітряків) вже з індустріальної епохи, див. Рис. праворуч. Що ж, промисловим спорудам притаманна своя естетика, часом досить тонка і багатозначна. Але в такому, досить-таки трудомісткий, випадку не завадило б зробити справжній вітросилової агрегат: декоративний ефект він дасть не менший, і до того ж виконає деяку корисну роботу - підкачає води з колодязя в напірний бак, підзарядить акумулятор чергового освітлення і т.п .

Пробуємо зробити водяний млин

Умови для установки декоративної водяного млина на своїй ділянці складаються рідше і створюються набагато важче, ніж для вітряної, так що і будують їх не так вже й часто. Однак водяна міні-млин в зоні відпочинку може бути навіть більш видовищними вітряної, див. Відео:

Відео: водяний млин для саду своїми руками

Визначальним для естетики водяного млина є такий чисто технічний фактор, як бій її робочого колеса. Найбільш видовищні (і краще освіжають повітря) млини верхнього бою (зліва на рис.), Але і зробити таку найскладніше.

Декоративні водяні млини з колесами верхнього і нижнього бою

Декоративні водяні млини з колесами верхнього і нижнього бою

Млинове колесо нижнього бою з запліску (в центрі на рис.) По декоративності поступається верхньому, але конструктивно і технологічно набагато простіше. Просте колесо нижнього бою (подлівное), праворуч на рис., Виглядає взагалі-то неважливо. Колеса полуніжняя і середнього бою (див. Нижче) вимагають особливих природних умов для їх установки, а з естетики самі по собі нітрохи не краще нижнього і тому для декоративних цілей мало придатні.

Типи робочих коліс

Просте подлівное робоче колесо (див. Рис. Нижче) використовує тільки кінетичну енергію набігає води. Найменш ефективно, але найпростіше конструктивно. Встановлюється просто в потік достатньої потужності; декоративне - практично в будь-який струмок природний або штучний. Естетичний ефект обумовлений фактично тільки обертанням колеса. Повітря майже не освіжає, але і витрата води на випаровування мінімальний.

Типи робочих коліс водяних млинів

Типи робочих коліс водяних млинів

Колеса виробничих млинів полуніжняя і середнього бою ставлять в місцях з великим перепадом води: на перекаті, за водоспадом. Для колеса середнього бою потрібно доопрацювати природну перешкоду (або спорудити занурену загату) і поставити над нею загородку-Шандору, частково перекриває потік води зверху. У колесах полуніжняя і середнього бою частково використовується і потенційна енергія піднятої води, тому вони ефективніше простого подлівного, але їх лопаті повинні бути профільовані.

Найбільш ефективне колесо верхнього бою працює здебільшого від потенційної енергії води, яка повинна бути піднята досить високо: високою загати або, для декоративного колеса, перекачуванням. Профілювання лопатей проста або вони зовсім прямі похилі. Естетичний ефект чудовий - обертання колеса доповнюють каскади води - але її витрата на випаровування в жарку погоду може досягати десятків літрів на добу.

Вертикальні робочі волдяние колеса.

Примітка: вертикальні (мутовчатое і прямолопастное) робочі водяні колеса (див. Рис. Справа) - прообрази соотв. реактивної і активної водяних турбін. Бризкаються дуже красиво, але натиск і витрату води для них потрібні навряд чи можливі в особистому господарстві.

Як зробити колесо ...

Виробники декоративних водяних коліс на замовлення проектують з найчастіше за зразками старих виробничих. Швидше за все, за бажанням замовників: хто здатний оплатити такий виріб, напевно захоче, щоб воно було «як сьогодення». Однак ефекту «Справжня старовини» можна домогтися набагато простіше, наклавши на фанерну основу планки з драні або шпону на рідких цвяхах і додатково закріпивши їх бронзовими т. Зв. фінішними цвяхами (їх широко застосовують, напр., столяри-дверник для кріплення наличників).

Але робити основу колеса так, як показано на поз. А рис. , не треба:

Як зробити робоче колесо для декоративної водяного млина

Як зробити робоче колесо для декоративної водяного млина

По-перше, знову занадто складно. А головне - в барабан колеса неодмінно проникне вода, застоїться там і колесо загніет. За способом, показаному на поз. Б, зробити колесо для декоративної водяного млина можна з відходів та обрізків, причому профіль лопатей відразу вийде ламаним, що добре, див. Нижче.

... і як пустити в нього воду

Запитка робочого колеса декоративної водяного млина завдання куди складніше його споруди. Не кажучи вже про соотв. гідротехнічних спорудах, насос для фонтану доріг, а його продуктивність і напір в даному випадку явно зайві. Для млини з колесом діаметром до 1 м краще підійде акваріумна помпа; штатний фільтр знімати не треба, він все одно потрібен.

Насоси в акваріумних помпах високопродуктивні безнапірні - вони качають з води в воду. Але якийсь залишковий напір є у будь-якого безнапірного насоса. У міні-помп для маленьких акваріумів він не перевищує 10-20 см, у помп для акваріумів від 100 до 200 л становить бл. 60 см, а у помп для великих акваріумів може доходити до 80-100 см. При напорі в половину залишкового продуктивність насоса падає втричі-вчетверо, але для декоративного водяного колеса цього виявляється достатньо.

Найпростіше живити декоративну водяний млин нижнього бою, зліва на рис. Колесо нижнього бою можна робити без внутрішньої обичайки але, як сказано вище, його видовищність мінімальна. Не набагато вище вона у колеса полуніжняя і середнього бою (в центрі), та ще їм потрібні профільовані лопаті, внутрішня обичайка і гідроспоруди, метушні з якими буде більш ніж достатньо. Єдине спрощення порівняно з виробничим колесом - не потрібна Шандора, тому що відбору потужності з колеса немає і кінетична енергія б'є в колесо струменя води не має значення.

Схеми живлення водою коліс декоративних водяних млинів за допомогою акваріумних помп

Схеми живлення водою коліс декоративних водяних млинів за допомогою акваріумних помп

Найбільш видовищне (і добре освіжаючий повітря) колесо верхнього бою (праворуч на рис.) Також має бути з внутрішньої обечайкой, але профіль його лопатей технологічно простіше - ламаний, або лопаті прямі скошені. Останнє в загальному небажано, тому що сильно збільшується витрата води на випаровування: для колеса діаметром 1 м з 16-ю лопатями при зовнішній температурі +30 до прим. 2 куб. м в місяць проти 0,3-0,5 куб. м, якщо лопаті ламані. В останньому випадку замість водяних каскадів з колеса падає часта крапель, яка виглядає не гірше.

Однак для заживлення колеса верхнього бою знадобляться дві помпи різної продуктивності. Ту, що слабший, ставлять в верхній бак, який з надлишком підживлюється потужної нижньої помпою. Справа в тому, що, якщо акваріумна помпа виявляється на осушення, її мотор згорає, тому верхній бак повинен бути постійно заповнений водою. Пересуваючи в ньому помпу вгору-вниз, регулюють швидкість обертання колеса і його декоративний ефект.

Примітка: колесо, що живиться акваріумними помпами, розкручується повільно, поки не наллються 3-4 лотка в лопатях. Але потім крутиться добре, тому що приплив води витрачається тільки на компенсацію тертя у вузлі (ах) обертання колеса.

Будьте уважні!

Ні, мова піде не про травмоопасності декоративних млинів і не про їх шкоду для здоров'я - таких немає. Але, якщо ви живете не в РФ, то, перш ніж будувати декоративну вітряк, або водяну на природному потоці, проконсультуйтеся з юристом. У ряді стан, в т.ч. колишнього СРСР, використання поновлюваних природних енергоресурсів оподатковується, а самовільне спорудження та / або установка соотв. пристроїв карається великим штрафом. Чи підпадає під цей закон декоративна млин - вирішують місцеві компетентні органи, наділені на те всіма необхідними повноваженнями. А якщо дух закону не в узгодженні інтересів, а в забороні всього, неугодного надуманим і шкідливим самим же собі «цінностям», то простій людині, яка бажає просто прикрасити свою ділянку і приємно відпочити на ньому, нічого хорошого для себе чекати не доводиться.

12345 (1 оцінок, середнє: 5,00 з 5)
Завантаження ...
Вивести всі матеріали з міткою:
Обговорення:

Натискаючи кнопку «Додати коментар», я погоджуюся з призначеним для користувача угодою і політикою конфіденційності сайту.