Поливает ветер | МОДЕЛИСТ-КОНСТРУКТОР

Шесть лет назад я получил землю под садово-огородный участок, и сразу же встала проблема полива. Качать воду вручную — тяжело и непроизводительно, а бензиновый мотор не прельщает своим шумом и дымом, да и хлопот с ним не оберешься — вози, закрепляй, снимай и опять увози. Поэтому выбор пал на ветроустановку. Причем самой старинной схемы — рабочее колесо, стабилизатор, вал отбора мощности.

Рабочее колесо через угловой редуктор и кривошипно-шатунный механизм приводит в движение поршень насоса. Можно, конечно, обойтись без углового редуктора, поставив на рабочее колесо кривошип и использовав поступательное движение длинного шатуна для привода насоса, но гораздо перспективнее использовать энергию вращения для самых различных целей. Например, если поставить внизу еще один редуктор, получится мощная лебедка, с ее помощью можно выкорчевывать пни, корни и даже пахать.

Рис. 1. Ветроустановка в сборе:
1 — стабилизатор, 2 — лопасти, 3 — угловой редуктор, 4 — труба, 5 — нажимная шайба тормоза в кожухе, 6 — кольцо с амортизатором, 7 — мачта, 8 — соединительные фланцы, 9 — растяжки, 10 — спусковое устройство тормоза, 11 — основание мачты, 12 — ящик с насосами, 13 — поплавок, 14 — емкость с водой.

Самый простой ветряк, конечно, роторный, но по сравнению с лопастным при одинаковых условиях он явно уступает ему по мощности, поэтому предпочтение было отдано второму. При относительно небольших размерах и весе он обладает довольно хорошими параметрами: накачивает емкость объемом в 3 м³ за несколько часов при среднем ветре, а при сильном за час-полтора. Изменяя радиусы кривошипов, можно заставить ветряк качать воду даже при слабом ветре, правда с меньшей производительностью.

Работает моя ветроустановка «беспризорно», то есть поливает огород и выключается самостоятельно. Для полива в таком режиме в емкости около максимального уровня воды установлена дренажная труба, соединенная с поливным трубопроводом. Вода, умеренно поступающая в емкость, уходит через дренаж в систему и выливается через переносную длинную трубу с многочисленными отверстиями на предназначенный для полива участок, где надо много воды,— например, земляники или малины. Если же ветер усилится и поступление воды больше, чем ее уходит в систему полива, то повышающийся уровень в баке изменит положение поплавка, который через тягу включит тормозное устройство рабочего колеса и оно остановится. Чтобы снова включить ветряк, необходимо понизить уровень воды в емкости и перевести рычаг спускового устройства тормоза в положение «Выключено». А в тех случаях, когда нет ветра (хотя в нашей местности такое случается редко), выручит ручной насос, включенный последовательно с насосом ветроустановки; а в основном он нужен только лишь для того, чтобы в любое время можно было накачать воды для бытовых нужд.

Эксплуатация ветроустановки в течение пяти лет показала ее преимущества перед другими системами, потребляющими какую-либо энергию, особенно бензиновыми. Во-первых, это прежде всего безопасность, во-вторых — автономность и независимость источников энергии, в-третьих — не требуется постоянного ухода и, наконец, что немаловажно,— ветряк экологически чист. Кроме того, эта своеобразная конструкция украсит территорию сада.

Ветроустановка состоит из ветрового колеса с тормозным устройством, углового редуктора, стабилизатора, мачты, ящика с насосами и системы привода тормоза ветряка, связанной с поплавком емкости для воды.

Рабочее колесо собирается из двенадцати лопастей из жесткого дюралюминия толщиной 1 мм, приклепанных на несущие спицы из нержавеющей трубки Ø 12 мм. Для прочности в несущие спицы со стороны ступицы на длину 200 мм вбиты трубки Ø 10 мм, также из нержавейки. Несущие спицы вставлены в направляющие гнезда разборной ступицы и зажаты болтами. Гнезда несущих спиц обработаны цилиндрической фрезой, зажатой в патрон токарного станка.

Рис. 2. Угловой редуктор с тормозной системой. Рис. 3. Верхняя часть мачты с приводом тормозной системы — **Рис. 2. Угловой редуктор с тормозной системой:**
1 — горизонтальный вал, 2 — гайки М14, 3 — шайба, 4 — проставка, 5 — болт М8, 6 — стопорное кольцо, 7 — сальник, 8 — спица лопасти, 9 — ступица, 10 — пружина тормозных колодок, 11 — тормозная колодка, 12 — фрикционная накладка, 13 — тормозной барабан, 14 — щиток тормозного барабана, 15 — шток, 16 — рычаг, 17 — корпус редуктора, 18 — шестерни, 19 — болт М12 с шайбой, 20 — сапун, 21 — шпонка, 22 — крышка люка, 23 — болт М4, 24 — вертикальный вал, 25 — подшипник № 2007107, 26 — резиновая прокладка, 27 — труба стабилизатора, 28 — подшипник № 80207, 29 — опорная втулка, 30 — кожух, 31 — мачта, 32 — нажимная шайба, 33 — бандаж, 34 — палец, 35 — подшипник № 80201, 36 — упорная спица, 37 — хомут, 38 — направляющая втулка, 39 — кронштейн, 40 — подшипники № 205, 41 — опорный палец, 42 — растяжки стабилизатора, 43 — болт М10, 44 — болт М6, 45 — втулка, 46 — разжимной кулачок.
**Рис. 3. Верхняя часть мачты с приводом тормозной системы:**
1 — тяги нажимной шайбы, 2 — подвижное кольцо, 3 — тяга спускового механизма тормозной системы, 4 — амортизатор, 5 — стопорный палец, 6 — опорный хомут, 7 — точеный хвостовик вала, 8 — подшипник № 307, 9 — болт М12, 10 — соединительный фланец, 11 — трубчатый вал.

Тормозная система состоит из барабана, колодок, привода (шток, рычаг), нажимной шайбы с амортизатором, тяги спускового устройства, спускового устройства и поплавкового привода.

Корпус редуктора сварной, из стального листа толщиной 5—6 мм. Вертикальный и горизонтальный валы также стальные. Так как первый является одновременно и несущим, то его желательно выполнить из одной заготовки. Шестерни углового редуктора взяты от дифференциала автомобилей ВАЗ, но можно использовать и другие шестерни с передаточным отношением примерно 1:2. Полость редуктора заполнена до шестерен литолом, разжиженным до кашеобразного состояния любым нейтральным маслом (например, МС-20).

**Рис. 4. Нижняя часть мачты с кривошипно-шатунным механизмом:**
1 — трубчатый вал, 2 — точеный хвостовик вала, 3 — обойма подшипника, 4 — подшипник № 306, 5 — фланец, 6 — кривошипный палец, 7 — подшипник № 202, 8 — стопорное кольцо, 9 — втулка, 10 — дистанционная втулка, 11 — контргайка, 12 — шатун, 13 — болт М16Х1,5, 14 — кривошипный фланец, 15 — насосный ящик (изображен схематично), 16 — втулка с подшипником № 202, 17 — рычаг насоса.

Стабилизатор выполнен из листа дюралюминия толщиной 0,5 мм; для жесткости он слегка согнут проволочными стяжками и соединен с редуктором дюралюминиевой трубкой Ø 32 мм с толщиной стенки 1 мм и двумя поддерживающими тягами.

Мачта изготовлена из трубы Ø 97 мм, она разъемная, соединена фланцами.

**Рис. 5. Ветроколесо:**
1 — лопасть, 2 — стяжка, 3 — хомут, 4 — несущая спица, 5 — ступица, 6 — упорная спица, 7 — винт М8 с гайкой.

**Рис. 6. Стабилизатор:**
1 — несущая труба, 2 — тяга, 3 — рабочая поверхность, 4 — растяжки.

**Рис. 7. Спусковое устройство тормозной системы:**
1 — мачта, 2 — тяга спускового механизма, 3 — регулировочный болт М8, 4 — рычаг спускового механизма, 5 — тяга поплавка, 6 — фланец, 7 — хомут.

**Рис. 8. Поплавковый включатель тормозной системы:**
1 — поплавок, 2 — рычаг, 3 — стенка резервуара, 4 — тяга тормозной системы, 5 — крепежный уголок.

Насосный ящик сварен из уголков и листового железа толщиной 1,5 — 2 мм. Внутри закреплен бытовой ручной насос с диаметром цилиндра 76 мм. Чтобы он мог работать в горизонтальном положении, его клапаны были заменены на резиновые подпружиненные — как в общем обратном клапане, а детали кривошипношатунного механизма заменены на усиленные каленые Ø 12 мм, ширина шатуна увеличена до 10 мм, сальниковая втулка под набивку заменена чугунной — с двухрядным резиновым сальником. С такими переделками насос проработал четыре года. Поршневые кольца из чугуна со временем поменял на полиэтиленовые Ø 77 мм. За четыре года они почти не износились, и после замены сальника и пальцев оставлены в прежнем комплекте. Снаружи на ящике укреплен ручной насос. Единственный измененный узел в нем — сальниковая втулка, сюда поставлен также двухрядный сальник.

Насосный ящик установлен на две опоры и крепится к ним 3—4 болтами.

**Рис. 9. Кинематическая схема ветроустановки:**
1 — ветроколесо тормозным барабаном, 2 — угловой редуктор, 3 — амортизатор, 4 — вертикальный вал, 5 — тормозная тяга, 6 — спусковой механизм тормозной системы, 7 — кривошипно-шатунный механизм, 8 — насос, 9 — ручной насос, 10 — клапан трубчатого колодца, 11 — резервуар с водой, 12 — труба поливной системы.

Принцип работы тормозной системы следующий. При наполнении емкости водой до максимального уровня поплавок через тягу выводит рычаг спускового устройства за ось равновесия, в результате чего последний перестает удерживать пружину амортизатора в сжатом состоянии. Пружина начнет толкать нажимное кольцо с нажимной шайбой вверх к толкателю с роликом. Нажимная шайба, упираясь в ролик толкателя, поворачивает рычаг с разжимным кулачком, который прижимает тормозные колодки к тормозному барабану. Рабочее колесо останавливается. Ролик толкателя, катаясь по поверхности нажимной шайбы, удерживает в заторможенном состоянии рабочее колесо при любом повороте при изменении направления ветра. Нажимная шайба сверху закрыта кожухом, предохраняющим поверхность шайбы от намерзания льда и попадания грязи. Амортизатор взят от мотоцикла «Восход» и подвергнут небольшой доработке. Чтобы происходило медленное торможение, обратный клапан зачеканивается и в нем сверлится (можно прямо в поршне) отверстие Ø 1 мм, для медленного перетекания масла. Прямой клапан остается. Порог срабатывания тормозной системы регулируется винтом, расположенным на спусковом устройстве.

Вода для полива поступает из скважины глубиной 12 м. Так как насосы должны быть постоянно заполнены водой, обратный клапан колодца выполняется очень тщательно и должен держать воду в течение всего поливного сезона. Осенью вода из всей системы и скважины сливается.

В. ШКУРАТОВ, г. Кинель, Куйбышевская обл.

Рекомендуем почитать