В. Германович - Альтернативные источники энергии и энергосбережение

Для начала, можно попробовать изготовить каркас (рис. 1.22) из алюминиевой полосы 2x12 мм по розничной цене 25 руб. за два метра. Разрезав на 4 части по 50 см и загнув по шаблону, получим 2 ребра для фиксации полиэтиленовой пленки. Диаметр гирлянды составит примерно 44 см (П. Колосов, http://rosinmn.ru/vetro/girland/girland.htm).

Рис. 1.22. Принцип создания каркаса

Полиэтиленовая пленка довольно хорошо тянется. Зажав пленку между полосами (свинченные вместе полосы будут хорошо сопротивляться изгибанию), нижнее ребро следует немного закрутить относительно верхнего против часовой стрелки.

Совет.

Чтобы спираль не развернулась обратно, по боковым кромкам пленки так же следует пустить полосы, фиксирующие поворот горизонтальных ребер и обеспечивающие поперечное натяжение полотна.

В качестве дополнительных мер против разгибания гирлянды можно с помощью тонкой проволоки или капронового шнура связать зигзагом края и выступы соседних лопастей.

При вертикальном шаге между ребрами в 50 см на один погонный метр гирлянды уйдет примерно 6,5–7 м полосы или 85 руб.

Каркас для ометаемой площади в 1 м 2(при диаметре 44 см это 2,27 погонных метра) обойдется в 200 руб. Цена обычной 100 мкм пленки 8–9 рублей за м 2. Итого: 210–215 руб. при минимальной массе гирлянды.

Конечно, лучше использовать светостабилизированную пленку, устойчивую к ультрафиолету. По заверениям производителей ее срок службы может доходить до двух-трех лет, при стоимости всего на 15–20 % дороже. Пусть будет 225 руб. С армированной пленкой, — 240 руб. С алюминиевой 100 мкм фольгой, используемой при теплоизоляции бань, — 270 руб.

Можно также использовать недорогую парусную ткань или любой другой подходящий материал. При всей своей недолговечности полиэтиленовая пленка за счет своей прозрачности имеет изрядное преимущество в эстетическом плане, делая гирлянду менее бросающейся в глаза. Да и тени меньше. Фольга, безусловно, претендует на приз зрительских симпатий за футуристический дизайн, — только представьте пляшущие по любимым грядкам солнечные зайчики.

Можно немного упростить конструкцию с полиэтиленом, заменив сдвоенные полосы на одну трубу 1x10 мм (19 руб. за п. м.), и крепя пленку к трубе, например, широким скотчем. В качестве походного варианта подойдет синтетическая ткань с нашитыми поперечными. полосами-карманами для труб-ребер и завязками по краям полотна.

Как и в любой другой конструкции, несущий каркас позволяет использовать очень тонкий материал для изготовления спирали. Вариантов каркасного исполнения можно придумать множество, соблюдая разумный баланс между ценой, прочностью, весом и сроком службы гирлянд.

Представляется интересной и другая возможность, — делать гирлянду-спираль сгибанием из достаточно тонкого алюминия или оцинковки, выпускаемых промышленностью в рулонах разной ширины, в том числе с уже нанесенным покрытием (П. Колосов, http://rosinmn.ru/vetro/girland/girland.htm).

По себестоимости материала это выйдет в 150–200 руб. за квадратный метр ометаемой площади (оптовые цены). Занятным вариантом было бы выгибать спираль нужной длины прямо на месте установки ветрогирлянд, а не соединять из коротких сегментов, загнутых в цеху. Для предотвращения разворачивания можно также использовать тонкий металлический трос, овивающий спираль в направлении, обратном закрутке лопастей.

Главной особенностью гирлянды является отказ от жесткого несущего стержня-опоры, что значительно облегчает и упрощает конструкцию ветродвигателя. Вес гирлянды является важным параметром, т. к. сильно влияет на требования к прочности и внешних опор, и тросов подвеса, и материала самой гирлянды. Поэтому естественно возникает вопрос, можно ли еще как-то улучшить отношение ометаемой площади к затраченному на лопасти материалу?

В принципе, можно вместо увеличения хорды лопастей оптимизированного профиля попробовать разнести их на некоторое расстояние друг от друга (рис. 1.23).

Рис. 1.23. Модернизация ротора Савониуса

Конечно, такой вариант уже трудно назвать ротором Савониуса, в котором важную роль для повышения КИЭВ играет именно взаимодействие лопастей.

Можно ли пожертвовать определенной частью КИЭВ при условии, что некоторую потерю эффективности существенно перекроет рост ометаемой поверхности гирлянды? С одной стороны, конструкции в стиле чашечного анемометра серьезно уступают Савониусу. С другой, — профиль из упомянутого выше отчета в первую очередь подвергался оптимизации именно как отдельное крыло. Как поведет себя ветрогирлянда из двух разнесенных полуспиралей? Похоже, получить ответ можно лишь опытным путем.

Напрашивается опробовать гирлянду вообще из одной лопасти-спирали. При двукратном выигрыше в материалоемкости заметное падение КИЭВ, вообще-то, еще не гарантировано. Однолопастные пропеллеры, например, эффективнее многолопастных, а проблема балансировки для гирлянды-спирали из нескольких витков и с небольшой быстроходностью не так уж и актуальна. Конструкция однолопастной спирали в «каркасно-тепличном» исполнении очевидна.

Сплошные гирлянды-спирали из металлических или полимерных листов с современным долговечным декоративным покрытием (используются для изготовления наружной рекламы и отделки зданий, довольно дороги) могут найти интересное применение на городских улицах. Сочетание низкого шума, высокого КПД и привлекательного нарядного внешнего вида делают их отличными кандидатами на размещение вместо флагов на фонарных столбах городских магистралей.

Три трехметровые гирлянды (рис. 1.24) диаметром 33 см, закрепленные на одном столбе, эквивалентны по мощности ветроколесу диметром 2 метра — неплохой довесок к декоративной функции. Можно также располагать ветрогирлянды поперек улиц аналогично рекламным растяжкам. Вообще, вращающаяся гирлянда-спираль может неплохо вписаться в облик современного города, открывая новые возможности для дизайнеров и снижая затраты на уличное освещение.

Рис. 1.24. Строенная установка из трех гирлянд

Например, панно из размещенных вплотную ветрогирлянд с согласованной частотой вращения (т. е. механически замкнутых на один генератор) и с нанесенными на поверхность спиралей элементами изображения, может создавать различные визуальные эффекты, включая некое подобие анимации.

Такой необычный рекламный щит за счет двойного применения может иметь высокую окупаемость. В безветрие или при слабом ветре, не несущем почти никакой энергии, ветрогирлянды могут принудительно стопориться, или приводиться в движение с нужной угловой скоростью для формирования рекламного изображения, и вырабатывать электричество при сильных ветрах, которые собственно и переносят львиную долю энергии, но дуют относительно небольшое количество часов в году.