Как работают эти гигантские ветряные мельницы. Побывал на Адыгейской ветровой электростанции
Помню, по интернету бродила картинка по поводу неэкологичности элетромобилей, где автомобиль на электротяге был подключен к коптящему заводу, который производил электроэнергию для нее. Картинку я так и не смог найти, зато покажу вам, как мы «заправляли» Теслы напрямую от ветровой электростанции, которая расположена на границе Шовгеновского и Гиагинского районов Республики Адыгея
Адыгейская ВЭС — это первый завершенный ветроэнергетический объект Росатома. С 1 марта 2020 года она начала поставлять электроэнергию и мощность на оптовый рынок электроэнергии и мощности.
В составе адыгейской ветроэлектростанции работают 60 ветроэнергетических установок (это правильное их название), каждая мощностью 2,5 МВт, то есть суммарная мощность ветроэлектростанции – 150 МВт.
Плановая выработка электроэнергии – 354 млн кВт*ч в год, что составляет 20 % от общего потребления региона (это про Адыгею), этой электроэнергии также хватит для такого небольшого города как Майкоп. Инвестиции в это составили 5 млрд рублей, а срок окупаемости проекта примерно 5 лет.
Вблизи они не просто большие, они огромные. Объектив фотоаппарата так и не дал возможность сфотографировать ее полностью, когда находился рядом.
Площадь, на которой стоит сам ветровик небольшая, это позволяет по прежнему использовать землю вокруг них под сельхозугодия или выпас скота. Фундамент под конструкцией уходит на 20 метров в глубину, чтобы выдержать общий вес в 320 тонн
Высота ВЭУ на Адыгейской ВЭС (вместе с ротором) составляет 150 м. Длина лопастей – 50 м, а вес каждой – 8,6 тонны. Башня весит около 200 тонн, генератор – 52 тонны. Внутри каждого ветровика своя метеостанция, которая подстраивает под внешние условия, поворачивая гондолу и лопасти в зависимости от силы ветра и его направления.
Электроэнергия, которая создается ветрогенератором, преобразуется на подстанции и выдается в общую энергосистему.
Мы тут решили попробовать подзарядиться и подключили наши электромобили прямо к подстанции под ветрогенератором.
Вот она чистейшая электроэнергия и экологичность! Как вам?
Наша поездка в видеоформате
А дальше мы поехали в Кавказский биосферный заповедник. О моих актуальных поездках и путешествиях можно узнать в инстаграме
Как работают эти гигантские ветряные мельницы. Побывал на Адыгейской ветровой электростанции
Помню, по интернету бродила картинка по поводу неэкологичности элетромобилей, где автомобиль на электротяге был подключен к коптящему заводу, который производил электроэнергию для нее. Картинку я так и не смог найти, зато покажу вам, как мы «заправляли» Теслы напрямую от ветровой электростанции, которая расположена на границе Шовгеновского и Гиагинского районов Республики Адыгея
Адыгейская ВЭС — это первый завершенный ветроэнергетический объект Росатома. С 1 марта 2020 года она начала поставлять электроэнергию и мощность на оптовый рынок электроэнергии и мощности.
В составе адыгейской ветроэлектростанции работают 60 ветроэнергетических установок (это правильное их название), каждая мощностью 2,5 МВт, то есть суммарная мощность ветроэлектростанции – 150 МВт.
Плановая выработка электроэнергии – 354 млн кВт*ч в год, что составляет 20 % от общего потребления региона (это про Адыгею), этой электроэнергии также хватит для такого небольшого города как Майкоп. Инвестиции в это составили 5 млрд рублей, а срок окупаемости проекта примерно 5 лет.
Вблизи они не просто большие, они огромные. Объектив фотоаппарата так и не дал возможность сфотографировать ее полностью, когда находился рядом.
Площадь, на которой стоит сам ветровик небольшая, это позволяет по прежнему использовать землю вокруг них под сельхозугодия или выпас скота. Фундамент под конструкцией уходит на 20 метров в глубину, чтобы выдержать общий вес в 320 тонн
Высота ВЭУ на Адыгейской ВЭС (вместе с ротором) составляет 150 м. Длина лопастей – 50 м, а вес каждой – 8,6 тонны. Башня весит около 200 тонн, генератор – 52 тонны. Внутри каждого ветровика своя метеостанция, которая подстраивает под внешние условия, поворачивая гондолу и лопасти в зависимости от силы ветра и его направления.
Электроэнергия, которая создается ветрогенератором, преобразуется на подстанции и выдается в общую энергосистему.
Мы тут решили попробовать подзарядиться и подключили наши электромобили прямо к подстанции под ветрогенератором.
Вот она чистейшая электроэнергия и экологичность! Как вам?
Наша поездка в видеоформате
О моих актуальных поездках и путешествиях можно узнать в инстаграме
Ликбез: Как устроена мельница?
Вы никогда не думали как из зерна получается мука? Мне вот всегда было интересно как работали древние мельницы. В Суздале нам подробно все разъяснили.
Понятно, что ветер вращает эти лопасти. Каркас у них деревянный, а обтянуты они были материей, парусиной.
А знаете для чего вот эти палки сзаду мельницы? Думаете, чтобы она не попадала? 😉
А вот и фигушки. С их помощью всю мельницу ПОВОРАЧИВАЛИ, чтобы ловчей поймать ветер, ну не прикол? :-))
Механику работы мельницы нам объяснили на вот этой модели, которая находилась внутри мельницы настоящей и, в отличие от последней, была в рабочем состоянии ;-))
Ну, в общем ветер вращает лопасти, лопасти вращают вот это горизонтальное полено:
Горизонтальное полено, с помощью древних шестерёнок вращает уже полено вертикальное:
Вертикальное полено, в свою очередь, с помощью таких же шестеренок вращает эдакие каменные блины – жернова, вон там внизу, видите?:
А сверху в дырки жерновов сыпалось зерно из вот этих ящичков, похожих на перевёрнутые пирамидки. Готовая мука через дырки в деревяхе передней стенки валилась в специальный ящик, обзываемый «сусеком».
Помните сказку про колобка? 😉 «Бабка по амбару помела, по сусекам поскребла…» Я в детстве все время недоумевала, что за сусеки такие в которых можно муки намести на целый колобок? В нашей-то квартире мука по ящикам просто так не валялась. ;-)) Ну и вот, не прошло и сорока лет, как загадка была разгадана! 8-)))
Мельница — ветряная и водяная
Самые древние приспособления для перемалывания зерна в муку и обдирания его в крупу сохранялись как семейные мельницы до начала ХХ в. и представляли собой ручные жернова из двух круглых в сечении камней из твердого кварцевого песчаника диаметром 40—60 см. Древнейшим типом мельниц считаются сооружения, где жернова вращались с помощью домашних животных. Последняя мельница такого типа прекратила свое существование в России в середине ХIХ в.
Энергию падающей на колесо с лопастями воды россияне научились использовать в начале второго тысячелетия. Водяные мельницы всегда были окружены ореолом таинственности, овеяны поэтическими легендами, сказаниями и суевериями. Мельницы-колесухи с омутом и водоворотом сами по себе небезопасные конструкции, что отражено в русской пословице: «Со всякой новой мельницы водяной подать возьмет».
Письменные и графические источники свидетельствуют о широком распространении в средней полосе и на Севере ветряных мельниц. Нередко крупные села были окружены кольцом в 20—30 мельниц, стоявших на высоких, открытых ветрам местах. Ветряные мельницы за сутки размалывали на жерновах от 100 до 400 пудов зерна. В них имелись также ступы (крупорушки) для получения крупы. Для того чтобы мельницы работали, их крылья надо было поворачивать под менявший направление ветер — это обусловило сочетание в каждой мельнице неподвижной и подвижной частей.
Русскими плотниками создано много разнообразных и остроумных вариантов мельниц. Уже в наше время зафиксировано более двадцати разновидностей их конструктивных решений.
Из них можно выделить два принципиальных типа мельниц: «столбовки»
Мельницы столбовки:
а — на столбах; б — на клети; в — на раме.
и «шатровки ».
Первые были распространены на Севере, вторые — в средней полосе и Поволжье. Оба названия отражают также принцип их устройства.
В первом типе мельничный амбар вращался на врытом в землю столбе. Опорой служили либо дополнительные столбы, либо пирамидальная бревенчатая клеть, рубленная «в реж», либо рама.
Принцип мельниц-шатровок был иной
Мельницы шатровки:
а — на усечённом восьмирике; б — на прямом восьмерике; в — восьмерик на амбаре.
— нижняя их часть в виде усеченного восьмигранного сруба была неподвижной, а меньшая по размеру верхняя часть вращалась под ветер. И этот тип в разных районах имел немало вариантов, в том числе мельницы-башни — четвериковые, шестериковые и восьмериковые.
Все типы и варианты мельниц поражают точным конструктивным расчетом и логикой врубок, выдерживавших ветры большой силы. Народные зодчие уделяли также внимание внешнему облику этих единственных вертикальных хозяйственных сооружений, силуэт которых играл немалую роль в ансамбле селений. Это выражалось и в совершенстве пропорций, и в изяществе плотницких работ, и в резьбе на столбах и балконах.
Водяные мельницы
Схема ветряной мельницы
Мельница на ослиной тяге
Мельничный постав
Самая существенная часть мукомольной мельницы —мельничный постав или снасть — состоит из двух жерновов: верхнего, или бегуна, А и — нижнего, или нижняка, В.
Жернова представляют каменные круги значительной толщины, имеющие в средине сквозное отверстие, называемое очком, а на мелющей поверхности т. н. насечку (см. ниже). Нижний жернов лежит неподвижно; его очко плотно закрыто деревянною втулкою, кружловиною g, сквозь отверстие в центре которой проходитъ веретено С; на вершине последнего насажен бегун посредством железного стержня CC, укрепленного концами в горизонтальном положении в очке бегуна и называемаго параплицею, или порхлицею.
В средине параплицы (и, следовательно, в центре жернова) с нижней ее стороны проделано пирамидальное или коническое углубление, в которое и входитъ соответственно заостренный верхний конец веретена С.
При таком соединении бегуна с веретеном, первый вращается при вращении последнего и, в случае надобности, легко снимается с веретена. Нижний конец веретена вставлен шипом в подшипник, укрепленный на балке D. Последнюю можно поднимать и опускать и таким образом увеличивать и уменьшать раcстояние между жерновами. Веретено С вращается помощью т. н. цевочной шестерни Е; это — два диска, надетые на веретено в небольшом расстоянии друг от друга и скрепленные между собою, по окружности, вертикальными палочками.
Цевочная шестерня вращается помощью лобового колеса F, имеющего на правой стороне своего обода зубья, захватывающие за палочки цевочной шестерни и таким образом вращающие ее вместе с веретеном.
На ось Z надето крыло, которое и приводится в движение ветром; или, в водяной мельнице, — водяное колесо, приводимое в движение водою. Зерно вводится через ковш а и очко бегуна в промежуток между жерновами. Ковш состоит из воронки а и корытца b, подвешенного под очком бегуна.
Размол зерна происходит в промежутке между верхнею поверхностью нижняка и нижнею бегуна. Оба жернова одеты кожухомъ N, который препятствует разбрасыванию зерен. По мере размола, зерна подвигаются действием центробежной силы и напором вновь прибывающихъ зерен) от центра нижняка к окружности, падают с нижняка и идут по наклонному желобу, в пеклевальный рукав R — для просеивания. Рукав Е сделан из шерстяной или шелковой ситяной ткани и помещен в закрытом ящике Q, из которого выставляется его нижележащий конец.
Сначала просеивается тонкая мука и падает в задней части ящика; более грубая высевается в конце рукава; отруби задерживаются на ситке S, а самая грубая мука собирается в ящик T.
Жернова
Поверхность жёрнова разделена глубокими желобами, называемыми бороздами, на отдельные плоские участки, называемые мелющими поверхностями. От борозд, расширяясь, отходят более мелкие желобки, называемые оперением. Борозды и плоские поверхности распределяются в виде повторяющегося рисунка, называемого гармошкой.
У типичного мукомольного жёрнова имеется шесть, восемь или десять таких гармошек. Система желобов и желобков, во-первых, образует режущую кромку, а во-вторых, обеспечивает постепенное ссыпание готовой муки из-под жерновов. При постоянном использовании жернова? требуют своевременного подтачивания, то есть подравнивание краев всех желобов для поддерживания остроты режущей кромки.
Жернова используются парно. Нижний жёрнов устанавливается стационарно. Верхний жёрнов, он же бегун, — подвижный, и именно он производит непосредственное перемалывание. Подвижный жернов приводится в движение крестообразным металлическим «штифтом», установленным на головке главного стержня или ведущего вала, вращающегося под действием основного механизма мельницы (использующего энергию ветра или воды). Рельефный рисунок повторяется на каждом из двух жерновов, таким образом обеспечивая эффект «ножниц» при размалывании зерен.
Жернова должны быть одинаково сбалансированными. Правильное взаимное расположение камней критически важно для обеспечения помола муки высокого качества.
Лучшим материалом для жерновов служит особенная каменная порода — вязкий, твердый и неспособный полироваться песчаник, называемый жерновым камнем. Так как каменные породы, в которых все эти свойства развиты достаточно и при том равномерно, встречаются редко, то хорошие жернова весьма дороги.
На трущихся поверхностяхъ жернов делают насечку, т. е. пробивают ряд углубленных бороздок, и промежутки между этими бороздками приводят в грубо-шероховатое состояние. Зерно попадает во время размола между бороздками верхнего и нижнего жернов и разрывается и разрезывается острыми режущими краями бороздок насечки на более или менее крупные частицы, которые размалываются окончательно по выходе из бороздок.
Бороздки насечки служат также какъ бы путями, по которым размалываемое зерно подвигается от очка к окружности и сходить с жернова. Так как жернова, даже из лучшего материала, стираются, то насечка должна быть возобновляема время от времени.
Описание конструкций и принципа действия мельниц
Столбовками мельницы названы за то, что их амбар покоится на столбе, вкопанном в землю и обложенном снаружи срубом-ряжем. В нем заделаны балки, удерживающие столб от смещения по вертикали. Конечно, амбар покоится не только на столбе, но на срубе-ряже (от слова режь, бревна, врубленные не плотно, а с прозорами). Поверх такого ряжа делается ровное круглое кольцо из пластин или досок. На него и опирается нижняя рама собственно мельницы.
Ряжи у столбовок могут быть разной формы и высоты, но не выше 4 метров. Они с земли могут подниматься сразу в виде четырехгранной пирамиды или сначала вертикально, а с какой-то высоты переходить в усеченную пирамиду. Встречались, правда очень редко, мельницы на невысокой раме.
Основание шатровок тоже может быть по форме и конструкциям различным. Например, пирамида может начаться с уровня земли, а конструкция быть не срубной, а каркасной. Пирамида может опираться на срубный четверик, а к нему могут быть пристроены подсобные помещения, тамбур, помещение для мельника и т.д.
Главное в мельницах их механизмы.
В шатровках внутреннее пространство разделено перекрытиями на несколько ярусов. Сообщение с ними идет по крутым лестницам чердачного типа через люки, оставленные в перекрытиях. Части механизма могут располагаться на всех ярусах. А их может быть от четырех до пяти. Стержнем шатровки служит могучий вертикальный вал, пронизывающий мельницу насквозь до «шапки». Он опирается через металлический подпятник, закрепленный в балке, которая лежит на брусчатой раме. Балка с помощью клиньев может перемещаться в разные стороны. Это позволяет придать валу строго вертикальное положение. Тоже самое можно проделать и при помощи верхнего бруса, где штырь вала заделан в металлическую петлю.
В нижнем ярусе на вал надета большая шестерня с кулачками-зубьями, закрепленными по наружному контуру круглой основы шестерни. При работе движение большой шестерни, умноженное в несколько раз, передается на малую шестерню или цевку другого вертикального, уже металлического обычно вала. Этот вал прошивает неподвижный нижний жернов и упирается в металлическую планку, на которой через вал подвешен верхний подвижный (вращающийся) жернов. Оба жернова одеты деревянным кожухом с боков и сверху. Жернова устанавливаются на втором ярусе мельницы. Балка в первом ярусе, на которую опирается малый вертикальный вал с малой шестерней, подвешена на металлическом нарезном штыре и с помощью нарезной же шайбы с рукоятками может быть слегка поднята или опущена. С нею поднимается или опускается верхний жернов. Так регулируется тонкость помола зерна.
От кожуха жерновов вниз наклонно пропущен глухой дощатый желоб с доской задвижкой на конце и двумя металлическими крючками, на которые подвешивается мешок, наполняемый мукой.
Рядом с блоком жерновов устанавливается кран-укосина с металлическими дугами-захватами. С его помощью жернова могут сниматься со своих мест для отковки.
Над кожухом жерновов с третьего яруса спускается жестко закрепленный к перекрытию подающий зерно бункер. Он имеет задвижку, с помощью которой можно перекрыть подачу зерна. Он имеет форму опрокинутой усеченной пирамиды. Снизу к нему подвешен качающийся лоток. Он для пружинистости имеет можжевеловую планку и штырь, опущенный в отверстие верхнего жернова. В отверстии эксцентрично устанавливается металлическое кольцо. Кольцо может быть и с двумя-тремя косыми перьями. Тогда устанавливается симметрично. Штырь с кольцом называются обечайкой. Пробегая по внутренней поверхности кольца, штырь все время меняет положение и раскачивает косо подвешенный лоток. Это движение ссыпает зерно в зевло жернова. Оттуда оно попадает в зазор между камнями, размалывается в муку, та поступает в кожух, из него в закрытый лоток и мешок.
Зерно засыпается в бункер, врезанный в пол третьего яруса. Мешки с зерном подаются сюда с помощью во’рота и веревки с крюком. Ворот может подключаться и отключаться от шкива, насаженного на вертикальный вал. Делается это снизу с помощью веревки и рычага. В досках перекрытия прорезан люк, перекрытый наклонно поставленными двухпольными створками. Мешки, проходя через люк, открывают створки, которые потом произвольно захлопываются. Мельник отключает ворот, и мешок оказывается на крышках люка. Операция повторяется.
В последнем ярусе, находящемся в «шапке», на вертикальном валу установлена и закреплена другая, малая шестерня со скошенными кулачками-зубьями. Она заставляет вращаться вертикальный вал и запускает весь механизм. Но ее заставляет работать большая шестерня на «горизонтальном» валу. Слово в кавычки заключено потому, что фактически вал лежит с некоторым уклоном внутреннего конца вниз. Штырем этого конца он заключен в металлическом башмаке деревянной рамы, основы шапки. Приподнятый конец вала, выходящий наружу, спокойно лежит на камне-«подшипнике», слегка скругленном сверху. На валу в этом месте врезаны металлические пластины, предохраняющие вал от быстрого стирания.
В наружную головку вала врезаются два взаимно перпендикулярных бруса-кронштейна, к которым крепятся хомутами и болтами другие балки — основа решетчатых крыльев. Крылья могут принимать ветер и вращать вал лишь тогда, когда на них будет расправлена парусина, обычно свернутая в жгуты в покойное, не рабочее время. Поверхность крыльев будет зависеть от силы и скорости ветра.
Шестерня «горизонтального» вала снабжена зубьями, врезанными в боковую сторону круга. Сверху ее обнимает тормозная деревянная колодка, которая с помощью рычага может быть освобождена или сильно затянута. Резкое торможение при сильном и порывистом ветре вызовет высокую температуру при трении дерева о дерево, и даже тление. Этого лучше избегать.
До работы крылья мельницы следует повернуть навстречу ветру. Для этого имеется рычаг с подкосами — «водило».
Вокруг мельницы вкапывали небольшие столбики количеством не менее 8 штук. К ним «водило» и крепилось цепью или толстой веревкой. Силою 4-5 человек, даже если верхнее кольцо шатра и части рамы хорошо смазаны солидолом или чем-то подобным (ранее смазывали свиным салом), провернуть «шапку» мельницы очень трудно, почти невозможно. «Лошадиная сила» тут тоже не годится. Поэтому пользовались небольшим переносным воротом, который попеременно одевали на столбики его трапециевидной рамой, служившей основанием всей конструкции.
Блок жерновов с кожухом со всеми частями и деталями, расположенными выше и ниже его, назывался одним словом — постав. Обычно небольшой и средней величины ветряки делались «об одном поставе». Большие ветряки могли строиться с двумя поставами. Были ветряные мельницы и с «толчеями», на которых отжималось льняное или конопляное семя для получения соответственного масла. Отходы — жмых, — тоже использовали в домашнем хозяйстве. «Пильные» ветряки как будто не встречались.
Все о ветряных мельницах
Знать все о ветряных мельницах, о том, что это и как работает, нужно не только из праздного интереса. Устройство и описание лопастей — это еще не все, нужно понимать, для чего нужны мельницы. Достаточно сказать про ветряные мельницы и про их строительство для электричества, про иное хозяйственное значение.
История возникновения
Мельницы были созданы в тот момент, когда началось массовое выращивание пшеницы и других злаков. Но использовать силу ветра для вращения конструкции смогли не сразу. В глубокой древности колеса вращали рабы либо тягловый скот. Позже начали создавать водяные мельницы. И наконец, после всех появилась уже и ветряная конструкция.
Несмотря на кажущуюся простоту, на деле она, наоборот, очень сложна. Создать такое изделие стало возможным только при учете нагрузки от ветра и при правильном подборе длительности действия механизма для конкретной задачи. А задачи эти были весьма разнообразны — и колка дров, и откачка воды. Самые ранние модели – «козловки» –строились по той же схеме, что и деревянный дом.
Потом появились так называемые шатровые мельницы, которые имеют неподвижный корпус, вращение совершает лишь верхушка с главным валом.
Подобные модели способны приводить в движение 2 жернова и потому отличаются повышенной производительностью. Мельница считалась, что характерно, не просто утилитарным инструментом. Ей уделялось крупное значение в мифах, легендах и сказках. Не было стран, где бы отсутствовали такие представления. Существовали различные мотивы мифов: замурованные при строительстве фундамента люди, обитающие на мельнице духи, спрятанные клады, таинственные подземные ходы и так далее.
Устройство и принцип работы
Ветряная мельница работает потому, что воздушные потоки воздействуют на лопасти и приводят их в движение. Этот импульс поступает на передаточное устройство, а через него — на собственно рабочую часть мельницы. В старых моделях лопасти увеличивали до нескольких метров. Только таким путем удавалось повысить площадь контакта с воздушными потоками. Величина подбирается сообразно основной функции и необходимой мощности.
Если мельница устроена с самыми крупными лопастями, то она может молоть муку. Только такое решение обеспечивает эффективное кручение тяжеловесных жерновов. Совершенствование конструкции стало возможным благодаря развитию аэродинамических представлений. Современная технологическая проработка позволяет обеспечить неплохой результат даже при относительно скромной площади ветрового контакта.
Сразу за лопастями в схеме находится редуктор либо иной передаточный механизм. В некоторых моделях это оказывался вал, на который и монтировали лопасти. Другой конец вала оснащался инструментом (узлом), совершавшим работу. Однако постепенно от такой конструкции, несмотря на простоту, отказались.
Обнаружилось, что она очень опасна и ненадежна, а остановить работу мельницы даже в самом серьезном случае нереально.
Редукторное исполнение оказалось куда эффективнее и изящнее. Редукторы преобразуют импульс от крутящихся лопастей в полезную работу. А стоит разъединить части редуктора, можно быстро остановить работу. Потому механизм не крутится впустую, и даже резкое усиление ветра не так страшно. Важно: сейчас мельницы применяются исключительно для электричества.
Но даже появление первых мельниц стало настоящей революцией в технологии. Безусловно, сегодня 5 — 10 л. с. на крыло кажутся совершенно «детской» величиной. Однако в эпоху, когда не было не то что мотороллеров, но и до паровозов оставалось несколько веков, это оказалось грандиозным достижением. В XI – XIII веках человек получил в свое распоряжение мощь, которая была недоступна в прежнюю эпоху. Энерговооруженность хозяйства сразу значительно возросла, и именно поэтому во многом стал возможен резкий взлет европейской экономики в тот период.
Плюсы и минусы
Сравнивать ветряную мельницу удобнее всего с водяным аналогом. Водяная конструкция насчитывает более давнюю историю и независима от перемены ветра. Водные течения гораздо более стабильны. Можно также использовать силу прилива и отлива, что для ветряного аппарата совершенно недоступно. Эти обстоятельства обусловили тот факт, что распространенность водяных мельниц была во много раз выше в любых государствах средневековья.
Сила ветра для размола зерна, как уже говорилось, начала применяться позже. Такое решение вдобавок влекло существенные дополнительные расходы. Однако в Голландии в XV веке, а особенно с начала XVII столетия оценили другие достоинства ветряных мельниц. Они толкали цепи с черпаками, удалявшими грунтовые воды. Без этого нововведения было бы невозможно освоить значительную часть территории современных Нидерландов.
Кроме того, ветряная мельница может стоять даже на сухом месте и не быть привязанной к водоему.
В Голландии ветряные мельницы стали популярны и по другой причине — там почти беспрерывно дуют западные ветры, переносящие воздух от Атлантического океана в сторону Балтийского моря. Потому особых проблем как с ориентированием лопастей, так и с использованием техники не возникало. В наши дни сравнивать ветряные мельницы уместнее всего с водяными не по качеству и возможностям размола зерна, а по пригодности для электрогенерации. Стабильность электропитания падает, стоимость сетевой энергии растет, и потому так важно выбрать подходящий для себя тип.
Ветряные электростанции работают фактически от бесконечного ресурса. До тех пор, пока на Земле сохраняется атмосфера и планету освещает Солнце, ветры не прекратятся. Такие устройства не засоряют окружающую среду, потому что в отличие от дизельных и бензиновых систем они не выбрасывают токсичных веществ. Однако назвать ветряную электроустановку совсем экологичной нельзя, потому что она создает сильный шум, и в ряде стран на него даже устанавливают законодательные ограничения. Наконец, ветряная мельница не может нормально работать в сезоны пролета птиц.
В России ни шумовых, ни календарных ограничений пока нет. Но они могут появиться в любой момент. И в любом случае ветряная электростанция — как современный ветряк, так и классическая мельница — не может находиться в непосредственной близости от жилья. Кроме того, реальная эффективность определяется сезоном, временем суток, погодой, рельефом местности; все это прямо влияет на скорость потока воздуха и на эффективность его применения.
Еще одним минусом ветроэлектростанции является уже отмеченная нестабильность ветра. Использование аккумуляторов частично решает эту проблему, но одновременно усложняет систему и делает ее более дорогой. Иногда приходится также дополнительно применять другие источники энергии. Зато ветряная мельница монтируется быстро — с учетом подготовки площадки понадобится не более 10-14 суток. Под такую установку требуется довольно много места, особенно если учитывать размах лопастей и пространство, которое должно быть свободно по соображениям безопасности.
Обзор типов
Ветряные мельницы мукомольного производства работали с 1 либо 2 жерновыми поставами. Поворот на ветер происходит двумя способами — по козловой и по шатровой схеме. Козловая методика означает, что вся мельница полностью проворачивалась вокруг столба из дубовой древесины. Этот столб монтировали в центре тяжести, а не симметрично по отношению к корпусу. Поворот к ветру расходовал много энергии и потому был сильно усложнен.
Традиционно козловые мельницы оснащались одноступенчатой механической передачей. Она эффективно крутила укороченный вал. По козловой методике выполнена еще и мельница Bock. Более совершенный вариант — шатровая (она же голландская) схема. В верхней части здание оснащалось поворотной рамой, которая поддерживала колесо и увенчивалась шатрообразной кровлей.
Поворот к ветру благодаря облегченной конструкции происходит с куда меньшими усилиями. Ветровое колесо могло быть очень большого сечения, поскольку его поднимали на большую высоту. В большинстве случаев шатровая мельница оснащалась двухступенчатой передачей. Промежуточное строение имеет колчанный тип мельницы. В нем круг поворота размещался на высоте 0,5 корпуса, важный подвид — дренажная мельничная установка.
Быстродействие ветряной мельницы в прошлом было лимитировано прочностью передающего устройства. Ограничения были связаны с деревянными зубцами колес и цевками. В результате нарастить коэффициент применения ветровой энергии (КПД) невозможно. Сами зубья и цевки для них делались по шаблону из качественной сухой древесины. Для этой цели подходили:
Колесный обод главного вала изготавливали из березы либо вяза. Доски выкладывали в два пласта. Снаружи обод по кругу тщательно отделывали; чтобы держались спицы, использовали болты. Те же болты помогали подтянуть диски. Основное внимание при совершенствовании конструкции уделялось исполнению крыльев.
В достаточно старых мельницах решетки крыльев накрывали парусиной. Но позднее ту же функцию успешно исполняли тесовые доски. Обнаружилось также, что еловый тес подходит лучше. Изначально крылья создавали с неизменным углом заклинивания лопасти, варьировавшимся от 14 до 15 градусов. Изготовить их довольно просто, однако слишком много ветровой энергии растрачивалось впустую.
Применение винтовой лопасти позволило нарастить КПД до 50% по сравнению с более старым вариантом. Сменный угол заклинивания в наконечнике колебался в пределах 1 — 10, а в основании от 16 до 30 градусов. Один из наиболее современных вариантов — с полуобтекаемым профилем. Ближе к концу периода шатровых мельниц их строили уже почти исключительно из камня. В некоторых случаях, конечно, ветряная система подключалась к водяному насосу, что позволяло орошать земельные участки.
В самом раннем типе таких конструкций, как и на мукомольных предприятиях, можно было уменьшать площадь крыльев, частично снимая парус либо открывая жалюзи. Это решение позволяло предотвращать повреждения даже при усилении ветра. Но все равно оставалась проблема тихоходности ветродвигателя с большим количеством лопастей либо с большой шириной крыльев. Причина вполне очевидна — очень серьезный страгивающий момент. Решение нашла немецкая компания «Кестер», которая выпускала ветроколесо «Адлер» с минимумом лопастей и значительной дистанцией между ними; такая конструкция уже имела среднюю быстроходность.
Еще более продвинутые конструкции на крыльях со стороны подсоса оснащались особыми клапанами. Потому регулировка происходила автоматически, что обеспечивало максимально высокое быстродействие. В рабочем состоянии удержание клапанов обеспечивала пружина. Все конструировали так, что из-за этих клапанов даже при активном движении не возникало сильного сопротивления. Если заданная частота кручения из-за центробежной силы была превышена, происходил поворот клапанов.
При этом сопротивление воздушному потоку нарастало, он использовался куда менее плавно и не так эффективно, как обычно. Зато в норме удавалось снизить страгивающий момент. В течение XVIII и XIX столетий ветряными мельницами пользовались уже на всей планете. Их перестали делать полукустарными способами, начали выпускать на заводах многолопастные ветровые двигатели из металла. К концу XIX века лишь немногие модели были лишены функций автоматической регулировки темпа кручения и жесткой фиксации колеса в направлении мотора.
В индустриально развитых странах делали тогда уже сотни тысяч комплектов для мельниц в год. Начался также выпуск усовершенствованных экономичных моделей, призванных, прежде всего, вырабатывать электричество. Мощность таких систем сравнительно невелика, обычно не превышала 1 кВт, чаще всего предусматривалось оснащение колесами с 2-3 лопастями крыльчатого формата. Подключение к генератору происходит через редуктор. Для накопления энергии в таких системах применялись аккумуляторы малой и средней емкости.
Особенности строительства
Чтобы построить мельницу, нужно учесть ряд нюансов.
Выбор места
Важно учитывать вращение лопастей. Потому поблизости не должно быть никаких посторонних строений и конструкций. Желательно выбирать ровную площадку, иначе постройка может быть перекошена. Участок очищают от всей растительности и иных мешающих вещей. Еще учитывают, как все будет смотреться внешне.
Инструменты и материалы
Построить ветряную мельницу можно даже из фанеры, прочного пластика или металла. Никто не запрещает также комбинировать их. Но все же классическому подходу оптимально соответствует использование деревянной доски, бруса, фанеры. Для гидроизоляции принимают полиэтилен, а для крыши — рубероид. Потому нужны еще молотки и гвозди, дрели, пилы и другой инструментарий для деревянного строительства: рубанки, УШМ, ведра и кисти.
Фундамент
Несмотря на декоративность большинства ветряных мельниц, схема строительства все равно подразумевает подготовку основания. Рытье ямы и заливка раствора не обязательны. Вполне достаточно использовать выкладку бруса или бревен. Обычно конструкция по форме близка к трапеции. Внутренний и наружный каркасы связывают при помощи вертикальных стоек, размещаемых под заданным углом.
Стены и кровля
При обшивке конструкции обращают внимание на проемы окон и дверей. Критически важна также точка монтажа лопастей. Двери ставят со вспомогательными креплениями. Подкреплять балки с лопастями можно брусом. Обивка возможна любым материалом, обеспечивающим герметично закрытую поверхность, наиболее колоритно покрытие деревом.
Форму крыши выбирают индивидуально. Ровное и прямое покрытие ничуть не хуже устанавливаемого под углом. Достаточную гидроизоляцию обеспечит слой рубероида. Лицевая крыша получается при помощи досок либо фанеры. Необходимости использовать более декоративные варианты отделки нет.
Установка ветрогенератора
Ставить мельницу нужно на сухую приготовленную площадку. По мере надобности используют анкеры, чтобы гарантировать жесткость крепления. Обязательно стоит свериться с законодательными и нормативными актами, чтобы не иметь проблем. В любом случае также соблюдают рекомендации по электробезопасности и заземлению. Необходимо подключать генератор через провода определенного сечения и в «уличной» изоляции.
Наиболее известные старые мельницы
Родосские мельницы, находящиеся около порта Мандрнаки, дробили очень долго зерно, которое доставляли прямо в гавань по морю. Изначально их было 13, по другим данным — 14. Но лишь 3 дошли до нашего времени и сохранены как памятники. На острове Эланд примерно та же ситуация — вместо 2000 мельниц сохранилось только 355. Их демонтировали в начале прошлого века, потому что необходимость отпала, к счастью, самые красивые постройки уцелели.
Также стоит отметить:
- Zaanse Schans (север Амстердама);
- мельницы островов Миконос;
- город Консуэгра;
- мельничную сеть Киндердейк;
- ветряные мельницы иранского Наштифана.
Дизайн квартиры
3 комментария
Популярные
По порядку
Спасибо. Очень ценный материал. Хочу построить мельницу. Поделюсь с вами историей. Я выросла в большом селе. После войны оно уменьшилось больше чем в 2 раза. А до войны было 700 дворов и 3,5 тысячи жителей. Небольшой речушкой оно было разделено на 2 части, тянувшиеся более чем на 3 км. А от каждой линии шли еще отростки других улиц, образуя как бы гребешок. Наверху каждого гребешка были огромные площади, на которых располагалась центральная площадь, а выше нее — лес ветряных мельниц. На одной стороне было 53 ветряных мельницы, на другой- 35. Кроме того, на реке стояла водяная мельница, а за селом (на другой реке) были еще 2 водяных мельницы, одна из которых работала круглый год. В центре села стояла механическая мельница, которая называлась Корпус. Вот все это было уничтожено- снесено и разбито во время коллективизации в 30-е годы по указанию свыше приехавшими уполномоченными. Жернова каждой мельницы были разбиты на мелкие камушки. Механическую перевезли в районный центр (до сих пор это какое-то мукомольное предприятие). И только на месте Корпуса (на остатках конструкции) позволили мукомольную механику. И брали за помол мешка гарнец (ведерный совок) муки. Люди подобрали остатки камней и стали изобретать себе настольные механические мельнички. Но злодеи прошли и проверили по всем домам. Все, что было уничтожили. Ах, как хороши мельницы в Голландии.
Гость ↩ Татьяна 04.04.2022 12:01
Потрясающая история! Вам удачи в исполнении)
От всей души благодарю вас за столь удивительную статью. Мой прадед был мельником. Уже заказал жернова.