ქარის ენერგიის ტრანსფორმაცია იაფი ელექტროენერგიის მიღების ერთ-ერთი გზაა. ქარის ტურბინების მრავალი დიზაინი არსებობს. ზოგიერთი მათგანი შექმნილია მაქსიმალური ეფექტურობისთვის, ზოგი კი არაპრეტენზიული გამოყენებისას. მეორე ჯგუფში შედის Savonius როტორი, რომელიც შეიქმნა დაახლოებით 100 წლის წინ, იგი დღემდე წარმატებით გამოიყენება სხვადასხვა ტექნიკური პრობლემის გადასაჭრელად.
შექმნის ისტორია
სიგურდი იოჰანეს სავონიუსი (1884 - 1931) - გამომგონებელი ფინეთიდან, პოპულარობა მოიპოვა ფიზიკაში ქარის ენერგიის შესწავლასთან დაკავშირებული მუშაობით. სიცოცხლის განმავლობაში მან მიიღო რამდენიმე პატენტი, რომლებიც გამოიყენება არა მხოლოდ ქარის ტურბინების შესაქმნელად, არამედ გემთმშენებლობაში, ასევე თანამედროვე სარკინიგზო ვაგონებისა და ავტობუსების ვენტილაციის სისტემებში.
კიდევ ერთი გამომგონებელი გერმანიიდან - ანტონ ფლეტნერი (1888 - 1861) გასული საუკუნის დასაწყისში გამოიგონა კლასიკური აფრების ალტერნატივა, შექმნა ე.წ. ფლეტნერის როტორი. გამოგონების არსიშემცირდა შემდეგზე: მბრუნავი ცილინდრი, რომელიც ააფეთქეს ქარმა, მიიღო ჰორიზონტალური მიმართულებით მიმართული ძალა, რომელიც 50-ჯერ აღემატება ჰაერის ნაკადის ძალას. ამ აღმოჩენის წყალობით აშენდა რამდენიმე ხომალდი, რომლებიც ქარის ძალას იყენებენ გადაადგილებისთვის. ჩვეულებრივი მცურავი გემებისგან განსხვავებით, ეს გემები არ იყვნენ მთლიანად ენერგო დამოუკიდებელი. ძრავები იყო საჭირო როტორის დასატრიალებლად.
ფლეტნერის აფრების ფიქრისას სავონიუსი მივიდა იმ დასკვნამდე, რომ ქარის ენერგიის გამოყენებაც შეიძლებოდა მის დასატრიალებლად. 1926 წელს მან შეიმუშავა და დააპატენტა ღია ცილინდრის დიზაინი საპირისპიროდ მიმართული პირებით შიგნით.
ცოტა ფიზიკა
პირველი, პატარა თეორია. ყველამ შენიშნა, რომ ველოსიპედის ტარებისას ჰაერი ქმნის მნიშვნელოვან წინააღმდეგობას მოძრაობის მიმართ. და რაც უფრო მაღალია სიჩქარე, მით უფრო მაღალია ეს მნიშვნელობა. მეორე ფაქტორი, რომელიც გავლენას ახდენს წინააღმდეგობაზე, არის სხეულის განივი ფართობი, რომელიც გავლენას ახდენს ჰაერის ნაკადზე. მაგრამ არის მესამე რაოდენობა, რომელიც დაკავშირებულია სხეულის გეომეტრიასთან. ეს არის ზუსტად ის, რის შემცირებასაც ცდილობენ მანქანის ძარის დიზაინერები, როდესაც საქმე აეროდინამიკას ეხება.
მაგალითად, შეგვიძლია ვთქვათ, რომ სამი ფირფიტა ერთი და იგივე განივი ფართობის მქონე, მაგრამ განსხვავებული ფორმის მქონე: ჩაზნექილი, სწორი და ამოზნექილი, ექნება ძალიან განსხვავებული წევის კოეფიციენტი. ამოზნექილი ფორმისთვის ეს იქნება 0,34, სწორისთვის - 1,1, ჩაზნექილისთვის - 1,33. ეს იყო ჩაზნექილი ფორმა, რომელიც აიღეს სავონიუსის როტორის პირებისთვის. იგი აღიარებულია, როგორც ყველაზე ეფექტური მასპინძელიქარის ენერგია.
სავონიუსის როტორის მუშაობის პრინციპი
ფლეტნერის იალქნისაგან განსხვავებით, სავონიუსმა შესთავაზა ცილინდრის ორ ნაწილად გაყოფა და მათი ერთმანეთთან შედარებით გადატანა, რათა მიეღო პირები და მათ შორის სივრცე. სავონიუსის იდეის არსი იმაში მდგომარეობდა, რომ ჰაერის ნაკადი, რომელიც ერთ დანას ეჯახებოდა, ამის შემდეგ მხოლოდ გვერდით კი არ გადიოდა, არამედ ღერძულ უფსკრულის გავლით, გადამისამართებული იყო მეორე დანაზე, რამაც საგრძნობლად გაზარდა ქარის ეფექტი..
მოქმედების ეს პრინციპი საშუალებას აძლევს Savonius როტორს იმუშაოს მსუბუქ ქარშიც კი.
პროფილის რამდენიმე ვარიანტია:
- პირები დამაგრებულია ღერძზე ისე, რომ მათ შორის ჰაერის უფსკრული არ იყოს. ეს არის Savonius როტორის მრავალი აღწერილობის უმარტივესი ვერსია.
- ერთი დანის ძირი ჩასმულია მეორის ძირში. მნიშვნელოვანი უფსკრული რჩება ღერძის ხაზის გასწვრივ. ეს ვარიანტი საშუალებას აძლევს ქარს როტორის ერთი ნახევრიდან მეორეზე გადავიდეს. უფრო ეფექტური პროფილი.
- იგივე როგორც მეორე ვარიანტი, მხოლოდ პირების ფართობი იზრდება შიგნით სწორი ფირფიტის დამატებით.
აპლიკაციის სფერო
გასული საუკუნის 60-იან წლებში Savonius-ის როტორები გამოიყენებოდა სარკინიგზო ვენტილაციის სისტემებში. ვაგონების სახურავებზე დაამონტაჟეს. მოძრაობის დროს როტორმა დაიწყო ტრიალი და ჰაერის ამოტუმბვა ქუჩიდან ოთახში. მსგავსი სისტემები დამონტაჟდა ავტობუსებზეც.
დღეს როტორის ძირითადი გამოყენება შემოვიდავერტიკალური ღერძის ქარის ტურბინები. არსებობს მრავალი მსგავსი დიზაინი, რომელიც აერთიანებს ორ ფაქტორს:
- ბრუნვის ვერტიკალური ღერძი;
- უპრეტენზიობა ქარის დინების მიმართულების მიმართ.
ვერტიკალური ქარის ტურბინების გარდა, არის ჰორიზონტალური ღერძის მქონე მოწყობილობები. ისინი გამოირჩევიან დიდი დაბრუნებით იგივე ქარის ძალით. სტრუქტურულად, ისინი ჰგვანან თვითმფრინავის პროპელერების პირებს, რომლებიც განლაგებულია ჰორიზონტალურ ღერძზე და აქვთ სახელმძღვანელო კუდი ქართან შესასწორებლად.
სავონიუსის ქარის ტურბინის უპირატესობები
მიუხედავად იმისა, რომ ქარის ტურბინების ვერტიკალური ღერძული როტორები კარგავენ ეფექტურობას ჰორიზონტალურ ღერძულ როტორებთან მიმართებაში, მათ მაინც აქვთ მრავალი უდავო უპირატესობა:
- იმუშავეთ ნებისმიერ კლიმატურ ზონაში. მცირე განივი ფართობის გამო, მათ არ ეშინიათ ქარიშხლის ქარის.
- არ გჭირდებათ დამატებითი მოწყობილობები მათი გაშვებისთვის. პირების ჩაზნექილი ფორმის გამო გაშვება ხდება ქარის მინიმალური მნიშვნელობებით - 0,3 მ/წმ. გენერატორი აღწევს ოპტიმალურ მნიშვნელობებს ჰაერის ნაკადის სიჩქარით 5 მ/წმ.
- 20 დბ-მდე ხმაურის დაბალი დონის გამო, ქარის წისქვილი შეიძლება დამონტაჟდეს საცხოვრებლის სიახლოვეს, რაც მნიშვნელოვანია დაბალი სიმძლავრის ელექტროენერგიის წარმოებისთვის და სადენებში დენის დაკარგვისთვის.
- არ გჭირდებათ ქარის კონკრეტული მიმართულება. ისინი იწყებენ მუშაობას ჰაერის ნაკადიდან ნებისმიერი კუთხით.
- მარტივი დიზაინი ამცირებს ტექნიკურ ხარჯებს.
- საშიში არ არის ფრინველებისთვის, რომლებიც აღიქვამენ სტრუქტურას მთლიანობაში და არ ცდილობენ პირებში ფრენას.
ვერტიკალური ქარის ტურბინების უარყოფითი მხარეები მოიცავს შედარებით დაბალ ეფექტურობას, სამშენებლო მასალების უფრო მაღალ ხარჯებს, საჭირო სიმძლავრის მისაღწევად საჭირო დიდ ზომებს.
როგორ გავაკეთოთ ქარის ტურბინა საკუთარი ხელით
მოწყობილობის დამზადება, რომელიც აგარაკს მთლიანად ელექტროენერგიით უზრუნველყოფს, ნაკლებად სავარაუდოა. თუმცა, პატარა ქარის წისქვილის დამზადება უფასო ელექტროენერგიის გამომუშავებისთვის, რომელიც უზრუნველყოფს დაბალი სიმძლავრის მოწყობილობების მუშაობას (სარწყავი ტუმბო, ქუჩის განათება სახლის წინ, ავტომატური ჭიშკრის გაღება) ნებისმიერი ხელოსნის უფლებამოსილია. ამისთვის დაგჭირდებათ:
- 3 ალუმინის ფურცელი გვერდითი სიგრძით 33 სმ, დაახლოებით 1მმ სისქით;
- სადრენაჟე მილი 15 სმ დიამეტრით და 60 სმ სიგრძით;
- 4 სმ წყლის მილი;
- ელექტროგენერატორი (მანქანის გამოყენება შესაძლებელია);
- ფიტინგები (ფოლადის კუთხეები, თვითდამჭერი ხრახნები, თხილი, ჭანჭიკები).
მომზადების ინსტრუქცია
მარტივი Savonius როტორის შესაქმნელად დაგჭირდებათ:
- ამოიღეთ 3 დისკი 33 სმ დიამეტრით ალუმინის ფურცლებიდან.
- ღერძის გასწვრივ 15 სმ დიამეტრის წყლის მილი გაჭერით, რათა პირებს 2 ბლანკი გააკეთოთ. შემდეგ გაჭერით თითოეული ნაჭერი შუაზე. ამრიგად, თქვენ მიიღებთ 4 იდენტურ პირს, 30 სმ სიგრძის.
- გაბურღეთ ხვრელი დისკების ცენტრში, რომლის მეშვეობითაც შეგიძლიათ 4 სმ წყლის მილის ჩასმა.
- შეაერთეთ სამივე დისკი მილით და მათ შორისჩადეთ პირები. ორი ორ დისკს შორის. პირები უნდა იყოს ორიენტირებული ისე, რომ მათ ღერძებს შორის კუთხე იყოს 90 გრადუსი. ეს საშუალებას მისცემს ოდნავ ქარსაც კი დაატრიალოს გენერატორი.
- გამოიყენეთ კუთხეები და ხრახნები ალუმინის რგოლებზე პირების დასამაგრებლად.
- დააჭირე გენერატორის ლილვს მილის ქვედა ნაწილში, რომელიც არის ღერძი.
ქარის გენერატორი მზად არის. რჩება მხოლოდ ინსტალაციის ადგილის არჩევა, რომელიც საკმარისად ღიაა ჰაერის დინებისთვის. თუ არ არის საკმარისი ქარი, მაშინ შეგიძლიათ გააკეთოთ მაღალი ანძა, რომლის თავზე მოათავსეთ გენერატორი.
ასაწყობი ვერტიკალური ქარის ტურბინები
ალტერნატიული ენერგიის განვითარებასთან ერთად, იზრდება მოთხოვნა ავტონომიურ ელექტრომომარაგების პროდუქტებზე. ამჟამად ბაზარზე არის რუსული წარმოების ქარის ტურბინები, რომელთა ფასი 60 ათასი რუბლიდან იწყება.
ამ ერთეულების გამოყენება შესაძლებელია კერძო სექტორში, რომელიც აკმაყოფილებს ელექტროენერგიის საჭიროებებს 250 W-დან 250 კვტ-მდე.
