Veterná turbína 3 kW za 15 USD ( dokumentácia CAD )

[vlkazajac]

Pekná turbína, precízne vyrobená u amerického "sebestačného" kolegu. Pozrite pozorne obrázky aj video :

https://www.youtube.com/watch?v=EPmW-BjCiWI

aa.jpg

bb.jpg

cc.jpg

dd.jpg

Dokumentácia :

https://resystech.com/the-diy-wind-turb ... guide.html

[miroc]

Dva mesiace pred tým videom James podcenil vietor a pevnosť stožiaru. Dopadlo to takto: https://www.youtube.com/watch?v=u2wqJm9FIfU(T 4:10). Takže musel vyrábať nové krídla.
Ale naozaj pekná robota. Je zážitok pozerať jeho videá.
V januári t.r. som sa ho pýtal na ďašie plány, pretože vyrábal nový stator. Vraj niečo chystá.
Ale má hrozne široký rozsah záujmov, tak to môže chvíľu trvať.
Každopádne vo svojich videách tiež potvrdzuje opodstatnenosť programovateľných regulátorov (používa MidNite). Pri tak veľkých turbínach a výkonoch nie je lepšie riešenie.

[vlkazajac]

To krídlo dostalo pridané zaťaženie od prudkej zmeny smeru vetra. Vrtuľa musela zachytiť moment od chvosta. Pri veľkých rozmeroch vrtule sa srandy končia, sily sú ohromné.
Na druhom obrázku v pozadí nad prstom sú FV panely, teplý vzduch spopod nich sa ženie do chalupy. Tento systém bol prezentovaný extra.

[NOPARasito]

To krídlo dostalo pridané zaťaženie od prudkej zmeny smeru vetra. Vrtuľa musela zachytiť moment od chvosta. Pri veľkých rozmeroch vrtule sa srandy končia, sily sú ohromné.
Na druhom obrázku v pozadí nad prstom sú FV panely, teplý vzduch spopod nich sa ženie do chalupy. Tento systém bol prezentovaný extra.

Pod temi panely se predehriva vzduch jen pro externi jednotku klimatizace .
Tenhle borec je borec

[vlkazajac]

Do pumpy ide vzduch z kolektora len vtedy, keď je teplota pod 30°C. Pri teplote nad 30°C ide vzduch mimo pumpu priamo do domu.

Chlapík je šikovný, poskladal si aj 28 článkové panely na mieru - prečo nie ?
Viac o tom výmenníku s panelmi ( včera som to nevedel nájsť ) tu :

https://www.youtube.com/watch?v=dmckigvz7Hg

pod 30 st do pumpy.jpg[/attachme
[attachment=1]nad 30 st do domu.jpg

z domu do kolektora.jpg

[NOPARasito]

Do pumpy ide vzduch z kolektora len vtedy, keď je teplota pod 30°C. Pri teplote nad 30°C ide vzduch mimo pumpu priamo do domu.

Chlapík je šikovný, poskladal si aj 28 článkové panely na mieru - prečo nie ?
Viac o tom výmenníku s panelmi ( včera som to nevedel nájsť ) tu :

https://www.youtube.com/watch?v=dmckigvz7Hg

pod 30 st do pumpy.jpg[/attachme
[attachment=1]nad 30 st do domu.jpg

z domu do kolektora.jpg

Omluva , toho jsem si nevsiml, mel jsem za to, ze to zene rovnou jen do eterni jednotky. Asi mu nevadi necistoty.
Vse ma super vyreseny.

[KUTIL]

Vrtuľa je najviac namáhaná časť veternej turbíny a preto jej venujeme najvyššiu starostlivosť ako pri návrhu, tak aj pri výrobe a prevádzke. Havária popísaná v tomto vlákne síce svedčí o mimoriadnej aktivite a manuálnej zručnosti autora, ale už nie o odolnosti vrtule. Veď vlastne nešlo o žiadnu víchricu, ktorá ohýba vrcholky stromov vodorovne so zemou, ale o silnejší vietor tak cca 12-15 m/s, ktorý by mala každá turbínka hravo zvládnuť.
Najprv k tvaru lista. Serepetičky pri koreni sú údajne na zlepšenie rozbehu. Podotýkam že správne navrhnutá (myslím tiež správne vypočítaná) vrtuľa nemá s rozbiehaním žiadne problémy a neviem si predstaviť, ako by tieto tvary tomu rozbiehaniu pomohli. Či by sa , prepána jana dali vôbec vypočítať. V Vo výpočte turbíny takýto tvar koreňovej časti nevznikne ani náhodou, je to navrhnuté od ruky a úplne nanič.Celý list je klon známych čínskych šmejdov, ale za toto zlyhanie môže asi najmenej.
Bolo radšej venovať sa pevnosti. Pri tej výrobe drevených listov mi chýbali mierky tvaru profilu. Ale jemu asi nechýbali resp. o niečom takom nechýroval, pretože nič nepočítal a tým pádom o nejakom profile neuvažoval.
Listy sa zlomili v koreňovej časti v mieste kritického namáhania. Tam treba dôkladne naddimenzovať prierez najlepšie zo solídneho sklolaminátu. Ani ten nemusí odolať všetkému, ale spolu s mechanickou ochranou výrazne pomôže.
Listy vrtule sa zlomili ako cez koleno, kolmo ako výsledok kombinovaného namáhania od odstredivej sily a zotrvačného momentu zmenou radiálnej polohy. Pre veľké vrtule priemeru 3-4 metre fatálna udalosť.
Základom bezpečnosti veterných turbín všetkých veľkostí je stroj od preťaženia odľahčiť resp. v prípade príliš silného vetra odstaviť namiesto spoliehania sa na to že vďaka ( hoc aj) predimenzovanej štruktúre to nejako prežije. Tuto však naopak ju do problémov dostal prakticky sám autor podcenením problematiky.
Smerové kormidlo na šikmom čape vyložené mimo osi stožiara bez tlmiča a vratnej pružiny bolo asi prvotným impulzom vďaka rázom ktoré vnášalo do sústavy. Namiesto ochrany to pôsobilo fatálne.
Ukotvenie mäkkého stožiara síce dvomi lankami, zato blízko seba vytvorilo mäkkú štruktúru, ktorá sa na videách vlnila ako kobra. Rozloženie výstuh pravidelne po výške by prospelo.
Každopádne vo svojich videách tiež potvrdzuje neopodstatnenosť programovateľných regulátorov (používa MidNite). Pri tak veľkých turbínach a výkonoch to nie je dobré riešenie, skôr zbytočnosť. Pri slabších vetroch to môže rotor akurát tak pribrzdiť, ale pri silných môže alternátor jedine tak zhorieť a bez funkčnej mechanickej ochrany sa vrtuľa dostane do kritických otáčok. Nie je tam nič čo by ju zastavilo. A to nehovorím o zlyhaní samotného regulátora. Na výrobu to má vplyv akurát cez vlastnú spotrebu regulátora.
Osobne si myslím, že v tomto prípade zapôsobila aj nejaká výrobná chyba v koreni jedného lista, druhý ho len nasledoval. Nedolepenie hranolov, vrubové namáhanie, nehomogenita laminátu spolu vibráciami a s predtým zmienených fatálnych namáhaniach by zložili aj pevnejšie štruktúry. Namiesto odľahčenia všetky kritické fatálne faktory.
Mojim odskúšaným riešením je okrem spoľahlivej mechanickej ochrany , tuhého stožiara, účinnej smerovky s tlmenými dorazmi celolaminátová vrtuľa s vyváženými listami. S predimenzovaným monolitom v koreňovej časti a samozrejme správne navrhnutá, vypočítaná a kvalitne vyrobená.
A aspoň o polovicu menšia.
Je toho dosť, čo?

[vlkazajac]

Hoci zaujala remeselná zručnosť Jamesa, máte iste pravdu o riešení detailov vrtule aj mechanizmu. Profil krídla vo videu spomenutý bol čo sa týka koordinát aj typu. Mierky pre kontrolu profilu asi nevyužíval ako spomínate, aspoň som to v zrýchlenom videu nepostrehol. Že nerobil pevnostné výpočty - aké by aj robil pre drevo... Ale keď sa zamyslíme - ísť do príliš rýchlobežnej vrtule je riziko, vychádza v priereze pri koreni slabšia. Lenže pomalobežnejšia sa aj pre mohutnosť a uhly aj horšie vyrába, musel by použiť masívnejšie prkienka....
Ďakujem za kritiku, nie je to jednoduché, ako sa zdá.

P.S.: Tie lanká blízko seba by som mu aj odpustil, keď zosilnil stožiar. Má tak trocha menej laniek nad hlavou.

[KUTIL]

Mýlili sme sa! Listy sa odlomili, lebo mali na každom polomere inú rýchlobežnosť! Teda aj iné otáčky! Každý kúsok sa točil inak. Ja som doteraz pevne veril, že vrtuľa má len jednu rýchloežnosť! A tu máš, na! Alternatívna fyzika nás opäť dobehla ! (pozri ten výpočet vo videu).

[heczkot]

Mýlili sme sa! Listy sa odlomili, lebo mali na každom polomere inú rýchlobežnosť! Teda aj iné otáčky!

Co myslíte tou jinou rychloběžností? Že nemá konstantní stoupání podél rozpětí listu (poloměru vrtule)?
To samo o osobě není důvod, aby se list odtrhl - tím je nejspíš dosažení meze pevnosti na určitém poloměru.
Odstředivá síla odpovídající hmotnosti části listu (od daného poloměru k jeho konci) roste kvadraticky s úhlovou rychlostí a lineárně s poloměrem. Geometrický průřez listu zpravidla taky není konstantní, tam kde napětí v tahu (odstředivá síla / průřez) přesáhne mez pevnosti, se roztrhne.

Kromě tahu na listy působí i další namáhání - kroutící moment a při změně osy otáčení i gyroskopický moment (ten mohl sehrát určitou roli díky kmitání celé soustavy), ta odstředivá síla je ale primární.

Všechny listy pevné vrtule se jistě otáčejí stejnou úhlovou rychlostí (tj. otáčkami).

Tabulky pevnosti dřeva existují nejpozději od začátku 20. století - letadla se dlouho stavěla ze dřeva, některé amatérské konstrukce dodnes. Bez nich by to opravdu nešlo. Kdybyste někdo stavěli dřevěnou vrtuli a potřebovali je znát, pošlete SZ.

[KUTIL]

Myslel som tým že turbína má len jednu rýchlobežnosť. TSR-Tip Speed Ratio znamená rýchlobežnosť pre špičku listu. iné hodnoty nemajú význam. Že pevná vrtuľa má rovnakú uhlovú rýchlosť hádam nikto nepochybuje. Pevnosť dreva je síce známa ale v daných podmienkach je nepodstatná, namáhanie je devastačné.
S tou rýchlobežnosťou som myslel s nadsádzkou že pre iné polomer listu nemá zmysel.

[heczkot]

Myslel som tým že turbína má len jednu rýchlobežnosť. TSR-Tip Speed Ratio znamená rýchlobežnosť pre špičku listu. iné hodnoty nemajú význam. Že pevná vrtuľa má rovnakú uhlovú rýchlosť hádam nikto nepochybuje. Pevnosť dreva je síce známa ale v daných podmienkach je nepodstatná, namáhanie je devastačné.
S tou rýchlobežnosťou som myslel s nadsádzkou že pre iné polomer listu nemá zmysel.

Díky, "rychloběžnost" mi nic neříká a spíše mě docela mate, TSR = rychlost konce listu / rychlost větru je mi už jasnější.

Přesto jsem nepochopil, co jste tím chtěl vlastně říct. Nevadí, to může být jen můj problém. Nemyslím si ale, že by TSR bylo u pevné (=nestavitelné) vrtule konstantní při různých rychlostech větru.

Jakékoliv namáhání se stane devastačním, až když překročí mez pevnosti daného materiálu.

V každém případě klobouk dolů před odvahou stavitele. Pevná vrtule této velikosti bez možnosti vypraporování listů a bez možnosti mechanického nebo elektro-magnetického zabrždění nemohla dopadnout jinak. Těším se, že jeho příští pokus už bude mít listy stavitelné.

[KUTIL]

Nebude. A nie je jediný, čo sa s tým potýka.
TSR je základná návrhová veličina vrtule a nedá sa ničím nahradiť.
K tomu namáhaní-pružnosť a pevnosť fungujú všeobecne. Ak sa namáhanie prekročí, letí to d hája. U veternej turbíny je problém, že namáhanie dosahuje kritické hodnoty a potom je ho treba obmedziť. Pri vetre do cca 15 m/s to ešte materiál vydrží, nad už ťažko. Takže pevná vrtuľa putuje po okolí.

[vlkazajac]

....
Kromě tahu na listy působí i další namáhání - kroutící moment a při změně osy otáčení i gyroskopický moment (ten mohl sehrát určitou roli díky kmitání celé soustavy), ta odstředivá síla je ale primární.....

Gyroskopický moment vytvára pri poryvoch vetra veľkú silovú zložku, ktorá sa na list pridá ako zaťaženie v ohybe k už prítomným zaťaženiam v ohybe a v ťahu.
Výberu dreva na vrtule treba venovať pozornosť - vybrať dostatočne suché kusy a hlavne bez zjavných vrubov ( hrče, stopy po opracovaní,... ) a to sa asi podcenilo.
Dynamické vyváženie vrtule bolo jasne nad možnosti Jamesa.

Praporovanie listov ( v podstate servopohon ) nejde spraviť také rýchle, aby vyhovovalo pre zabránenie preťaženia.

[heczkot]

Praporovanie listov ( v podstate servopohon ) nejde spraviť také rýchle, aby vyhovovalo pre zabránenie preťaženia.

Myslel jsem jen k ochraně proti překročení maximálních otáček, resp. k úplnému zastavení otáčení vrtule při překročení bezpečné rychlosti větru. Pro okamžité zapraporování nebo odlehčení při poryvech souhlas, k tomu by potřebná změna úhlu náběhu listů musela být opravdu velmi rychlá, což je při rozumných nákladech v amatérských podmínkách asi opravdu nerealizovatelné.

[fugas]

Ono to rychle jde.Mám už na to vypracovaný projektík.Základem je, aby systém fungoval fail safe(jak říkáme my lingvisti ) a výchozí poloha je právě v praporu.

[KUTIL]

Tá vrtuľa sa asi rozletela pre štrukturálnu chybu v koreni listu, iniciatíva prišla od nevyváženia a kmitov stožiara atď. Ako som už písal, v momente havárie tam nebol nejaký obzvlášť silný vietor. Zákmit stožiara bol indukovaný až tým odleteným listom.
Manuálna zručnosť nemusí mať s bezpečnosťou nič spoločné. Niekedy tá stavba láka viac ako funkčnosť. Základom je celková koncepcia a bezpečnostný systém. Práporovanie listov pri malých strojoch začína konštrukciu komplikovať nad únosnú mieru a tieto komplikácie môžu byť sami osebe zdrojom závad. Všetko to musí pracovať vo vonkajšom korozívnom prostredí.Ochrana musí nasadzovať ešte pred prekročením dovoleného zaťaženia. Dá sa to dosiahnuť pôsobením ochrany od osového tlaku vetra, elektrický servo pohon a pod. to nie je cesta, tam treba vedieť aké je rýchlosť vetra a tiež energia na aktivovanie systému. A musí to zabrať v zlomku sekundy.
Zobrazovaná intuitívne nevrhnutá turbína pri priemere 3,6 metra prakticky bez ochrany proti preťaženiu bola dopredu odsúdená k záhube.
Ešte že sa na stožiari neurobil uzol !

[miroc]

To video je strihané a nie je možné určiť veterné podmienky v momente havárie. Ale skôr to vyzerá na poriadne fofry. Jedna indícia je zdanlivý smer otáčania vrtule, ktorý sa zmení keď je snímkovanie kamery prevýšené počtom otáčok/s, ale aj stromy na pozadí v momente rozpadu, ak sa to porovná so skoršími časťami videa s plynulým prechodom na meranie výkonu. Ale ani podmienky toho momentu nemusia byť vodítkom, stačí ak niektoré krídlo bolo už predtým "načaté" a potom stačí aj krátky nárast otáčok, ktoré predtým vrtuľa prežila (zdanlivo) bez ujmy, alebo svižnejšie vychýlenie chvosta a letí to.
Samotný konštruktér síce pripísal všetku vinu pružnému stožiaru, ale mohlo to byť aj všetko ostatné čo sa tu popísalo.
Rýchla zmena uhla krídel je možná, ale určite nie servami. Mechanických konštrukcií synchronizovaného naklápania pomocou odstredivých závaží je hromada a tu vyvstáva v podstate len otázka spoľahlivosti.
Po dlhom hľadaní som našiel na Ukrajine autora a zhotoviteľa dlhodobo spoľahlivej konštrukcie aktívneho hub-u. Mám ho už viac ako pol roka na stole a ešte pol roka potrvá, kým sa k nemu dostanem. Konštrukciu som sľúbil neukazovať, ale môžem povedať, že vyzerá veľmi dobre. Sú v nej použité drobné ložiská alebo bronzové klzné plochy. Pred vodou, ktorá by zamrznutím mohla zamedziť funkčnosti je chránená dostatočne.

bordel.jpg

Všetko ostatné je hotové, okrem 3 kW generátora (http://www.vawt.om2cm.sk/?q=node/639), ktorý je v pláne počas mojej budúcej dovolenky v SR v októbri.
Kto vie rusky, môže si pozrieť ako funguje systém regulácie s natáčanými krídlami aj pri odpojení záťaže v silnom vetre: https://youtu.be/F4pZUSQATdk(je to videokanál Viktora, ktorý spáchal aj môj stredový hub, aj 1,8 m laminátové krídla).

[rychtar]

Ahojte. Myslim ze jednoduchsie JE sa zamerat na mensie vrtule vo vacson mnozstve. Vyrobit 3kw vrtulu si vyzaduje dlhodoby vyvoj za vela casu a vela penazi. Mensie vrtule pouzivaju kontrolu nabehu listov cez pruzinu. Je to narocne vyvinut ale inspiraciu by som bral od osvedcenych vyrobcov. Sam vlastnim superwind 350 a ampair 100 ( bohuzial nie ampair 300..). Su to spolahlive stroje ( nie lacne) ale funguju bez problemu.
Vtip je v tom ze mala turbinka niekedy dokaze vyrobit viac ako velka. Tolko na zamyslenie. S pozdravom rychtar.

[KUTIL]

Oproti 2 až 6 MW vrtuliam sú 3 kW (3,5 m)
úplne mrňavé...