ВОДОКАЧКА С ВЕТРЯКОМ

Даровая энергия ветра всегда побуждала и конструкторов-профессионалов, и энтузиастов-самодельщиков к многочисленным попыткам ее использования. Однако сделать это было не так-то просто в силу «ветренной» природы источника. Следует заметить, что в настоящее время существует немало ветрогенераторов различных конструкций, способных работать с высоким кпд и эффективно накапливать энергию в самой удобной ее форме — электрической. Однако изготовление таких ветроэлектростанций собственными силами — задача достаточно сложная.

В сегодняшней публикации предлагается ветродвигатель, на работу которого непостоянство ветра влияет лишь в самой малой степени.

Речь идет о насосной установке с приводом от ветряка. Даже при сравнительно слабом ветре она подает в водонапорный бак воду из колодца или неглубокой скважины, и делать это можно как непрерывно, так и с паузами.

Следует заметить, что водоподъемные работы с помощью ветряков издавна практикуются в Голландии. А еще совсем недавно на палубах деревянных несамоходных барж устанавливались простейшие ветродвигатели, которые приводили в действие насосные установки, постоянно откачивающие воду из трюмов.

Известно немало конструкций водоподъемных устройств, работающих с приводом от ветряка. Так, достаточно эффективно работает цепная водокачка, которая черпает воду из колодца с помощью «бесконечной» цепи, состоящей из ряда сосудов. Вариант такого водоподъемника можно видеть на одном из рисунков. В качестве сосудов используются небольшие (полулитровые) пластиковые бутылки из-под газированных напитков, нужно только в каждой вырезать пару отверстий — через них емкости будут заполняться водой и опорожняться. В донышке каждой бутылки просверливается отверстие и в него пропускается резьбовая шпилька с двумя отверстиями , которая закрепляется парой гаек. В отверстия вводятся проволочные колечки, а в них — капроновый шнур.

Собранная из таких звеньев замкнутая цепочка подвешивается на барабан, сваренный из 12-мм стальных прутков и втулки-трубы, а тот с помощью двух звездочек и втулочно-роли-ковой цепной передачи соединяется с валом ветряка. Подует ветер, закрутится ветряк, а вместе с ним и вал водоподъемного барабана. Невелика емкость сосудов, но ими за час-дру-гой можно заполнить водой несколько 200-литровых бочек!

Используя бутылки, можно соорудить и другую, не менее эффективную водокачку. Главное, подобрать полуметровый отрезок трубы из металла или пластика с таким внутренним диаметром, чтобы в него с легким усилием входили поршни — нижние части полулитровых пластиковых бутылок. Скорее всего, такую трубу придется проточить и отшлифовать, чтобы довести ее внутренний диаметр до нужного размера. Части бутылок (поршни) соединяются в единую цепь точно так же, как и в предыдущем водоподъемнике — расстояние между ними должно быть меньше длины трубы-цилиндра. Последняя закрепляется в колодце и надстраивается сверху трубой большего диаметра или даже дощатым коробом квадратного сечения. Вращение ветряка приводит в действие водоподъемный барабан, при перемещении которого поршни последовательно попадают в цилиндр, захватывают воду и подают ее в верхнюю трубу или короб, по которому она поднимается к водоразборному лотку.

Цепной водоподъемник:  

1 — барабан; 2 — водоподъемные сосуды (пластиновые бутылки емкостью 0,5 л); 3 — стакан; 4 — водоразборная труба; 5 — водосборник; 6 — капроновый шнур 

Звено водоподъемной цепи:  

1,6 — капроновые шнуры; 2 — водоподъемный сосуд; 3 — пластиковая бутылка-заготовка емкостью 0,5 л; 4 — шпилька М6 с двумя гайками; 5 — кольцо 

Цепной насос:

1 — барабан; 2 — водоразборный лоток; 3 — водоподъемный короб; 4 — цилиндр насоса; 5 — капроновый шнур; 6 — поршни (нижние части пластиковой бутылки емкостью 0,5 л)

Насосная ветроустановка:

1,4 — стержни лопастей (сосна, конусный брусок с основаниями d25 и d40, L2100); 2 — псі пральная втулка ветроколеса (сваривается из стальных труб 44×2); 3,10 — ванты-растяжки (стальная проволока d2); 5—тормозное устройство (ступица и тормозной щит от мотоцикла ИЖ); 6 — каркас стабилизатора (сварен из стальных труб d25); 7 — обшивка стабилизатора (ткань); 8 — лопасть-крыло (ткань); 9 — гичок (сосновая рейка d25); 11 — выпускная труба насосной установки; 12 — насос; 13 —емкость д ля волы; 14 — усиливающие косынки фермы-опоры ветряка (сталь, лист sЗ); 15 — стойка фермы (сталь, уголок 40x40x3); 16 — раскосы (сталь, уголок 40x40x3); 17 — подводящая труба насосной установки; 18 — опорный фланец фермы-опоры (сталь, лист s5); 19 — гайки крепления фермы-опоры; 20 — фундамент (армированый бетонный столб); 21 — впускной клапан

Основной узел ветронасосной установки:

1,4 — втулки (капрон); 2 — подшипниковый корпус вала ветряка (сталь, труба 50×3); 3 — вал ветряка; 5 — кривошип ; 6 — поворотный диск (часть ступицы колеса «Нивы» или «Газели»); 7 — перемычка (сталь, труба 22×2,5); 8 — каркас стабилизатора (сталь, труба 25×2,5); 9 — косынка (сталь, лист s5); 10 — шатун; 11 — шаровой шарнир; 12 — ферма-опора ветронасосной установки; 13 — подводящая труба насосной установки; 14 — насос; 15 — выпускная труба насосной установки; 16 — ролик (4 шт.)

Но наиболее эффективна насосная ветроустановка, представляющая собой пирамидальную ферменную опору, в верхней части которой смонтированы ветряк, насос и водонапорная емкость.

Опора сваривается из стальных профилей типа «уголок» сечением 40x40x3 мм с использованием косы-нок-усилителей толщиной 3 мм. При этом проще предварительно сварить две плоские фермы, а затем, зафиксировав их относительно друг друга с помощью нескольких распорок, соединить уголками в единую пространственную конструкцию. В нижней части опоры привариваются четыре круглых фланца, в каждом предварительно просверливаются четыре отверстия под крепежные шпильки с резьбой М10.

Опора устанавливается на бетонные фундаментные столбы, отформованные непосредственно в скважинах, выбранных ручным буром. Предварительно в каждую из скважин опускается свернутый из рубероида полый цилиндр — форма и гидроизоляция будущего столбика. Над поверхностью земли фундамент должен выступать приблизительно на 0,2 м. В процесе закладки в форму бетонной смеси в нее вводятся арматурные прутки и резьбовые шпильки крепления опоры. Последние предварительно с помощью гаек закрепляются на кондукторе — фанерной пластине с отверстиями, просверленными в соответствии с отверстиями на крепежных фланцах опоры.

Ветряк — тихоходный, с четырьмя лопастями-крыльями мягкого типа, сделанными по образцу парусов виндсерфера, которые, как известно, обладают высокими тяговыми качествами.

Центральная втулка ветряка сварена из стальных труб: она состоит из вала и четырех гнезд (степсов, по парусной терминологии). Основой каждой лопасти служит деревянный стержень (мачта) — конусный брусок длиной 2100 мм и диаметрами его концов 40 мм и 25 мм. После обработки рубанком стержни шлифуются шкуркой и покрываются двумя-тремя слоями горячей олифы. На вершине каждой мачты устанавливается оковка — стальная втулка с приваренными к ней четырьмя ушками для крепления проволочных расчалок.

Лопасти-паруса сшиты из воздухонепроницаемой ткани, используемой обычно для легких плащей и курток-ветровок. Разметка паруса производится на ровном полу: сначала вычерчивается основной треугольник АВС, затем от задней и нижней его сторон откладываются величины «серпов» и точки А и С, равно как А и В, соединяются плавной лекальной кривой.

Парус выкраивается из четырех полотнищ ткани, причем линии швов должны быть перпендикулярными стороне АВ основного треугольника АВС. Заделка задней и нижней шкаторин производится с помощью синтетической тесьмы (ленты) подходящей ширины. Латы удобнее всего вырезать из пластикового Ш-образного профиля, используемого для монтажа стекол-движков в книжных шкафах. На мачту (стержень лопасти ветряка) парус надевается с помощью мачт-кармана и фиксируется капроновым штертиком, пропущенным через люверс в фаловой дощечке паруса и закрепленным на утке.

Ветряк смонтирован на поворотном устройстве, основу которого составляет колесо от автомобиля «Газель» или «Нива», свободно вращающееся на четырех роликах. На поворотном устройстве сваркой закреплена стальная труба с парой капроновых втулок (подшипников скольжения), в которой вращается вал ветряка с кривошипом. Последний с помощью шатуна через шаровой шарнир соединяется со штоком насоса. Вал — из стальной трубы, кривошип сварен из отрезка трубы квадратного сечения и точеного пальца с резьбовым хвостовиком.

Следует иметь в виду, что эксцентриситет кривошипа (и, соответственно, ход поршня) следует выбирать в зависимости от преобладающей в данном месте скорости ветра: чем она больше, тем большим можно выбирать ход поршня и тем большей будет производительность ветронасосной установки. Рассчитать такие параметры достаточно сложно, проще сделать несколько кривошипов с различным эксцентриситетом и выбрать из них оптимальный.

На валу ветряка смонтировано тормозное устройство, представляющее собой ступицу и тормозной щит от мотоцикла «Йж». Тормозной рычаг на щите соединяется с капроновым шнуром — при необходимости шнур натягивается и лопасти затормаживаются. Кстати, затормозить ветряк можно и чисто гидравлическим способом, врезав шаровой кран в нагнетающую трубу (после насоса). Если закрыть его с помощью того же капронового шнура, то ветер не сможет провернуть ветряк. После затормаживания ветряк необходимо развернуть боком к направлению ветра и зафиксировать в этом положении парой шнуров-ра-стяжек.

Сам же насос представляет собой цилиндр с поршнем — в верхней его части имеется шесть отверстий, закрытых шестилепестковым клапаном. Такой же клапан располагается в скважине или колодце, так что при движении поршня снизу вверх открываются отверстия водозаборного клапана и закрываются отверстия клапана поршневого, а при движении поршня сверху вниз открываются отверстия в поршне и закрываются отверстия в водозаборном клапане. Таким образом, при возвратно-поступательном движении поршня вода порциями подается в водонапорную емкость.

Лопасть-парус ветряка:

1 — полотнища ткани шириной около 440 мм; 2 — мачт-карман; 3 — боут с люверсом; 4 — заделка шкаторины (тесьма шириной около 40 мм); 5 — лат-карман

Насос:

1 —выпускная труба; 2,13 — прокладки (резина); 3 — шток (сталь, пруток d10); 4 — втулка (бронза); 5 — верхняя крышка (сталь, лист s5); 6,16 — гайки М8; 7,15 — болты М8; 8 — шестилепестковый клапан (резина sЗ); 9 — гайка крепления поршня и клапана; 10 — уплотнительное кольцо (капрон); 11 — поршень (дюралюминий); 12 — цилиндр (сталь, труба с внутренним диаметром 90); 14 — нижняя крышка (сталь, лист в5); 17 — угловая муфта подводящей трубы

Корпус насоса (цилиндр) сделан из отрезка стальной трубы, к которой приварены два фланца с шестью отверстиями под болты М6, которыми крепятся верхняя и нижняя крышки насоса. При этом в верхней крышке располагается втулка — направляющая штока, а к нижней приварена стальная угловая водопроводная муфта. Поршень насоса — дюралюминиевый, точеный с капроновым уплотнительным кольцом. Шестилепестковый клапан вырезан из жесткой резины толщиной 3—4 мм.

В задней части поворотного устройства сваркой крепится стабилизатор ветряка — стальной трубчатый каркас, на который натянуты треугольные полотнища синтетической ткани (той же, что пошла на изготовление лопасти-паруса).

Как уже упоминалось, ветроуста-новка одновременно выполняет функции насоса и водонапорной башни. Емкость для воды располагается на третьем «этаже» ферменной опоры. Сделана она из обычных досок и представляет собой, по сути, ящик, герметичность которого обеспечивается армированной полиэтиленовой пленкой, используемой для устройства оранжерей или парников. Несмотря на скромные размеры, бак вмещает свыше 800 литров воды.

И. КАРАМЫШЕВ