Turbina eolica Lenz2: 12 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:05

Questo tutorial ti mostrerà come costruire una turbina eolica Lenz2 con i materiali che hai in casa. Il design è stato sviluppato e testato da Ed Lenz di Windstuffnow.com: https://www.windstuffnow.com/main/lenz2_turbine.htm Il Lenz2 VAWT (Vertical Axix Wind Turbine) è alto 4 piedi e ha un diametro di 3 piedi. È fondamentalmente una turbina in stile Savonius ma con la raffinatezza che le tre ali sono sagomate per fornire portanza anche a causa della loro configurazione a goccia. Nel link sopra Lenz descrive come ha posizionato un ananometro all'interno della turbina stazionaria e ha mostrato che la velocità del vento aumentava passando oltre la parte solida delle ali. Questa turbina è più efficiente di una Savonius pura in quanto fornisce sia resistenza che sollevamento. Nel mio progetto ho ridotto il diametro a circa 18 pollici e l'altezza a 21 pollici. (Con il senno di poi, avrei dovuto impostare l'altezza di 18 pollici in modo che ci fosse più asse centrale libero su entrambe le estremità per flessibilità nel montaggio.) Sono stato in grado di utilizzare i materiali che avevo a disposizione per costruire la turbina. Quando l'ho testato con un vento di 15 mph, ha funzionato così bene che avevo paura di fermarlo per paura di ferirmi. L'unico aspetto negativo di quello che ho prodotto è che sembrava produrre pochissima elettricità. Ciò non è dovuto al design della turbina, ma alla natura del motore CC a cui l'ho collegato. L'enfasi in questo tutorial sarà su come costruire la turbina stessa. Il merito completo per il design e alcune delle istruzioni va a Ed Lenz. [Nota: da quando è stata pubblicata questa istruzione, ho imparato di più su come dovrebbero essere modellate le ali. I dettagli costruttivi per il lenz2 forniti in questa istruzione sono ancora validi, ma le dimensioni dell'ala nel passaggio 2 dovrebbero essere sostituite con quelle fornite nel passaggio 3 appena inserito.]

Passaggio 1: materiali necessari

I materiali di cui avrai bisogno sono elencati di seguito. Sostituisci liberamente le alternative se pensi che funzioneranno. Materiali Compensato (un quarto o mezzo pollice) Reggia in acciaio con fori (sono possibili altre alternative) Dadi e bulloni Asta filettata da 24 pollici (diametro mezzo pollice). Dadi da 5 pollici che si adattano all'asta filettata (circa 6 di loro)Tettuccio lampeggiante, lamiera sottile o anche una sorta di plastica flessibile9 pezzi di legno, 0,5" x 1" x 18"Hardware per il montaggio della turbina (dovrai progettarlo)StrumentiTrapano e punte da trapanoStagno cesoieSeghettoChiavi

Passaggio 2: ritaglia i pezzi terminali dell'ala

[Nota: il design per l'ala in questo passaggio non darà il miglior sollevamento. Si prega di guardare il passaggio 3 per un design migliore. Mostrerà che i lati dell'ala non sono simmetrici. Il passaggio 3 fornirà anche una procedura per il dimensionamento dell'ala in base al diametro del lenz2. (aggiunto il 1 giugno 2008).''']I terminali a goccia forniranno la forma aerodinamica delle ali. Costruirai tre ali, quindi avrai bisogno di 6 terminali. La dimensione che ho usato era la metà delle dimensioni dei terminali descritti da Ed Lenz. In pratica sembrano coni gelato. Ti consiglio di ritagliare un modello di cartone e usarlo per disegnare sei immagini su compensato da mezzo pollice. Ecco come disegnarlo:1. Taglia un rettangolo di cartone 3,5 "x 7,5" 2. Disegna una linea centrale lungo l'asse lungo3. Fai un segno su questa linea a 1,75" da una delle estremità (chiamiamola l'estremità superiore)4. Disegna una linea orizzontale attraverso quel segno fino ai bordi laterali in modo che intersechi la linea verticale a 90 gradi.5. Usando un bussola, disegna un semicerchio da 1,75" sul lato superiore di quel segno. Dovrebbe intersecare i due bordi laterali e il bordo superiore.6. Da dove la linea centrale interseca il bordo inferiore, traccia delle linee fino ai punti in cui il semicerchio interseca i bordi laterali. 7. Ritaglia il modello. Usa il modello di cartone per disegnare sei immagini sul compensato da mezzo pollice. Puoi annidarli in modo tale da non sprecare il compensato. Usa un seghetto alternativo per ritagliare i pezzi terminali.

Passaggio 3: revisione: un cambiamento nella forma dell'ala

La forma originale dell'ala presentata in questo istruibile non è del tutto secondo il piano pubblicato per il Lenz2. Dopo essermi consultato con Ed Lenz, mi sono reso conto dell'errore che avevo commesso nell'interpretare i suoi piani. Il nuovo design è illustrato in questo passaggio. Notare che l'angolo etichettato "Angolo A" è di 90 gradi. Il lato A è ad angolo retto rispetto alla linea del diametro dell'estremità arrotondata dell'ala. Nel disegno originale che ho presentato in questo tutorial, le due linee che formano l'estremità appuntita del erano di uguale lunghezza e i loro angoli rispetto alla linea del diametro erano identici. Quel cono era simmetrico mentre nel cambiamento mostrato qui, il cono non è simmetrico. Rendere l'angolo A di 90 gradi darà all'ala più portanza Ho ridimensionato il design in modo da poter guidare un generatore minigen che era stato venduto su windstuffnow.com (ma non è più disponibile). I passaggi di base nella fabbricazione del lenz2 sono ancora validi. Calcolo di base: ora capisco meglio come determinare le dimensioni e le proporzioni dell'ala. Per prima cosa determini quale sarà il diametro di lenz2. Il modo più semplice per farlo è decidere quale sarà la distanza dall'asse centrale della lenz2 al bordo esterno di un'ala. Questo sarà il raggio di lenz2. Lo raddoppi per ottenere il diametro. Nel mio nuovo progetto, ho ipotizzato che il diametro di lenz2 fosse di 16 pollici (ovvero, la distanza dall'asse centrale al bordo esterno di un'ala fosse di 8 pollici). determinare il diametro dell'ala, moltiplicare il diametro del lenz2 volte.1875. Nel mio esempio, 16 pollici * 0,1875 = 3,0 pollici. Per determinare la lunghezza dell'ala, moltiplicare il diametro della lenz2 per.4. In questo caso, 16 pollici * 0,4 = 6,4 pollici. La lunghezza del lato A è 6,4 meno 1,5 o 4,9 pollici. Creerò un nuovo istruibile che includerà questo design in un lenz2 che aziona un generatore minigen

Passaggio 4: ritaglia le costole

Avrai bisogno di tre nervature per collegare i due pezzi terminali di ogni ala. La lunghezza di queste nervature sarà determinata da quanto alte vuoi che siano le ali. Ho scelto 21 perché è quello che pensavo di poter montare sull'asse verticale allthread bar.

Le nervature dovrebbero essere profonde 0,5" e larghe 1" e qualsiasi lunghezza tu scelga (21" nel mio disegno). Ritaglierai tacche di 0,5" x 1" nei pezzi terminali dove ancorerai le nervature. Suggerisco di tracciare l'estremità dell'estremità di una delle nervature su un cartoncino che puoi usare come modello per disegnare sui pezzi terminali. Potresti misurare il rettangolo ma tracciandolo, puoi essere sicuro che le tacche sarà appena abbastanza grande.

Passaggio 5: preparare i pezzi finali

Usa il modello di cartone da 0,5 "x 1" per le tacche a coste per disegnare tre tacche su ciascun pezzo finale. Due tacche saranno su un lato e una sull'altro.

Ci sarà una tacca su ciascun lato del pezzo finale nel suo punto più largo. Poiché questo sarà su una curva, assicurati che la profondità di ciascun lato del modello si adatti completamente al pezzo finale. Questo assicurerà che le coste siano a filo con il bordo esterno del pezzo finale. Su un lato del pezzo finale vicino all'estremità appuntita disegna un motivo a circa un pollice dalla punta. Il rettangolo sarà parallelo al lato inclinato. Il lato con due tacche sarà il lato posteriore dell'ala (il lato rivolto verso il centro della turbina). Ritagliare le tacche con un seghetto.

Passaggio 6: pianificare l'angolo dell'ala

L'estremità appuntita di ciascuna ala sarà ruotata di 9 gradi all'indietro verso il centro della turbina a 9 gradi di distanza essendo parallela al centro della turbina. Questa misurazione è stata determinata empiricamente da Ed Lenz. Ho scelto quell'angolo e la turbina sembrava funzionare bene. Avrai la possibilità di regolare l'angolo dopo aver montato le ali se senti di volerlo dimostrare a te stesso.

Per prima cosa praticare un foro al centro della parte conica del pezzo finale. Questo sarà il punto in cui le linee verticali e orizzontali si incontrano. La dimensione del foro sarà il diametro del bullone che utilizzerai per fissarlo al montante che parte dall'asse centrale. Da qualche parte lungo la parte diritta del bordo posteriore del pezzo finale (il lato con le due tacche a coste) traccia una linea attraverso il pezzo finale che è ad angolo retto rispetto al lato. Da dove quella linea interseca il bordo posteriore del pezzo finale, traccia una linea di 9 gradi a destra di quella linea di 90 gradi (questo sarà sul lato più vicino al buco). Questa linea sarà quella con cui si allinea la barra che collega l'ala all'asse centrale. Se non si dispone di un goniometro, vedere il passaggio 8 per un collegamento da cui è possibile scaricare un'immagine del goniometro. Fallo con tutti e sei i pezzi terminali.

Passaggio 7: assemblare il telaio dell'ala

Per assemblare ogni ala inserirai una nervatura nelle tacche corrispondenti sulle estremità superiore e inferiore. Assicurati che la costola non sporga oltre i pezzi superiore e inferiore. Dovrebbero essere a filo.

Con una nervatura in posizione, preforare un singolo foro attraverso la nervatura e nel compensato. Avvitare la nervatura in posizione con una vite per legno da 1 . Potresti opzionalmente incollare queste nervature in posizione, ma questo non è necessario a meno che tu non stia costruendo una turbina che intendi effettivamente utilizzare all'esterno per produrre elettricità. Attacca le altre due nervature per formare l'ala.

Passaggio 8: attaccare la pelle delle ali

La parte tonda dell'ala e il lato posteriore (il lato con le due costole) sono ricoperti da una specie di pelle. Ho scelto di utilizzare materiale lampeggiante in alluminio che mi era avanzato. Potresti avere qualche altro tipo di materiale che potrebbe funzionare.

Il mio rotolo di lampeggiante era largo 6 pollici. Ho scoperto che se tagliavo due pezzi 6" x 21", potevo coprire il bordo anteriore e il retro di ogni ala. Sono stato in grado di attaccare un pezzo di lampeggiante da una costola all'altra attorno al bordo anteriore. Ho ancorato ogni pezzo con alcune viti metalliche. Alcuni di questi sono andati nelle nervature e altri nel bordo del pezzo terminale del compensato. Poi ho attaccato il secondo pezzo di lampeggiante alla parte posteriore dell'ala, sono stati avvitati nelle nervature posteriori. Questo pezzo di lampeggiante può sovrapporsi leggermente a quello che gira intorno al bordo d'attacco. Fallo per tutte e tre le ali. Ora sei pronto per attaccare le ali all'asse centrale.

Passaggio 9: preparare i montanti e i dischi centrali

Le ali saranno attaccate all'asse centrale (la barra allthread) usando due cerchi di compensato e montanti che li collegano alla parte superiore e inferiore delle ali. Taglia due cerchi da 8 pollici di compensato da mezzo pollice. Usando un goniometro a cerchio intero (ne ho scaricato uno da https://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/thumb/0/0f/Protractor1.svg/531px-Protractor1.svg.png), ho segnato le linee su ogni cerchio che erano distanti 120 gradi. Queste saranno le linee che i montanti seguono fino alle ali. Praticare un foro al centro di ciascuno dei cerchi. Questo foro avrà lo stesso diametro della barra allthread. Per i montanti che collegano i cerchi alle ali, hai una varietà di scelte. Il modo più semplice potrebbe essere semplicemente realizzarli in legno. Ho scelto di usare il legno per i montanti inferiori (perché non ero sicuro che la cinghia di metallo che ho comprato avrebbe sostenuto il peso. Per la parte superiore ho comprato un pezzo di metallo zincato di 4 piedi con dei fori lungo il centro linea della striscia di metallo. Ho tagliato i montanti a 11 pollici di lunghezza. Quindi ho posizionato l'estremità di ogni montante a 1 pollice dal centro del cerchio lungo una delle linee di 120 gradi. Ho praticato due fori nel montante e uno attraverso il cerchio di compensato. Li ho imbullonati saldamente in posizione. A circa un pollice dall'altra estremità del montante ho praticato un foro dello stesso diametro del foro nel pezzo terminale.

Passaggio 10: montare le ali sull'asse centrale

Avvitare un dado da 0,5 pollici sul fondo dell'asse (la barra allthread) in modo che sia a circa 2,5 pollici dall'estremità. Fai scivolare uno dei dischi di compensato dal fondo dell'asse fino al punto in cui incontra il dado. Quindi infilare un altro dado sulla barra fino al punto in cui incontra il disco. Avvitare i due dadi l'uno verso l'altro in modo che il disco si trovi saldamente sull'asse.

Attacca il secondo disco all'altra estremità dell'asse. Potrebbe essere necessario regolare la posizione dei dischi in modo che si adattino all'altezza delle ali e lascino anche spazio per collegare l'asse a un generatore oa qualche altra struttura. Nota che c'è pochissimo asse che si attacca sopra la parte superiore del disco centrale. Avevo deciso di realizzare le ali da 21 pollici su una barra dell'asse da 24 pollici. Questo è stato un errore. Col senno di poi, ti suggerisco di accorciare le ali in modo da avere molto più dell'asse che sporge in basso e in alto per flessibilità nel montare l'intera turbina su un generatore o altra struttura. Probabilmente andrei con 18 pollici. Ora puoi montare le ali. Con il lato coperto di un'ala rivolto verso l'asse, avvitare i montanti ai pezzi terminali. Questi possono essere abbastanza stretti ma abbastanza larghi da poter essere ruotati. Ora allinea il puntone superiore con la linea di 9 gradi che hai disegnato e poi stringi i dadi superiore e inferiore. Questo angolo le ali verso l'asse centrale della giusta quantità. Fallo con le altre due ali. La turbina è pronta per essere montata su un generatore o qualche altra struttura.

Passaggio 11: montare la turbina sul generatore

In qualche modo dovrai montare la turbina su un generatore o forse su una sorta di struttura di supporto che la lasci girare liberamente. In questo progetto l'ho montato su un motore a 24 volt DC che avevo salvato da un tosaerba a batteria. Il motore serviva a far girare la lama del tosaerba. Il motore ha connettori a forcella più e meno a un'estremità e un albero che sporge dall'altra estremità. Sfortunatamente l'albero aveva un diametro di mezzo pollice con una filettatura sottile. Questo rende molto difficile l'accoppiamento con qualcosa come una barra allthread con un filo grosso da mezzo pollice. Il modo in cui ho risolto il problema è avvitare una staffa a forma di L all'albero del motore. Poi ho usato un pezzo di metallo che avevo salvato da una vecchia motozappa. È a forma di U e ha fori sul lato e un foro filettato sulla parte superiore. La filettatura è un filo grosso da mezzo pollice, perfetto per il montaggio della barra allthread. Infine, ho imbullonato il connettore a forma di U alla staffa a L. Ho praticato un foro in un pezzo di compensato abbastanza grande da inserire il motore. Dopo aver inserito il motore nel compensato, l'ho imbullonato. Per provare la turbina, ho posizionato l'intera faccenda sopra una pesante scatola di legno.

Passaggio 12: dimostrazione della turbina

Puoi vedere nei video che la turbina gira molto bene nel vento abbastanza forte che soffiava. Direi che era di circa 15 mph. Ha funzionato così bene che ho dovuto legare temporaneamente la turbina alla scatola per evitare che cadesse. Puoi vedere chiaramente che gira molto velocemente ma anche rimbalza. Il motivo è che il montaggio della turbina sul motore non è perfetto. È leggermente fuori posto e questo non può mai essere migliorato con questa configurazione. Genera elettricità? Triste a dirsi, non molto. Il problema è il motore. Non ho idea del design del motore. Noterai un filo che porta dalla turbina all'esterno della foto. Questa è una prolunga con l'estremità maschio tagliata e attaccata al motore. Con questa configurazione posso inserire le sonde di un multimetro nell'estremità femmina. Si scopre che sto generando a malapena 1 volt con la turbina che funziona molto velocemente. Questo è il punto in cui deve iniziare un altro progetto. Ci sono numerose discussioni su Internet su come costruire il tuo generatore. È anche possibile utilizzare il giusto tipo di generatore di automobile o qualcosa da una lavatrice. Se non hai in mente un generatore, ti suggerirei di testare il tuo lavoro montando la turbina su una sorta di struttura dove il vento la catturerà. Potrebbe trattarsi di una cornice di legno o di un tubo in PVC. In questo modo puoi vedere se il design funziona e se devi apportare modifiche all'angolo delle ali. Puoi anche misurare la velocità del vento necessaria per avviare la rotazione della turbina. Se sei interessato a quale sia il vento medio nella tua zona, puoi visitare un'applicazione che ho sul mio sito Web che ti consentirà di scegliere una stazione meteorologica NOAA vicino a te e vedere un grafico di vento, temperatura e pressione per le ultime 24 ore. La mia applicazione traccia questi dati e li fornisce in una tabella. Quello che vuoi è la velocità media del vento nelle ultime 24 ore. Se visiti periodicamente la tua posizione preferita, sarai in grado di prendere nota di come cambia la media. Il link è: