Шість років тому я отримав землю під садово-городню ділянку, і відразу постала проблема поливу. Качати воду вручну – важко і непродуктивно, а бензиновий мотор не спокушає своїм шумом і димом, та й клопоту з ним не оберешся – вози, закріплюй, знімай і знову відвозь. Тому вибір припав на вітроустановку. Причому найстародавнішою схемою є робоче колесо, стабілізатор, вал відбору потужності.
Робоче колесо через кутовий редуктор і кривошипно-шатунний механізм рухає поршень насоса. Можна, звичайно, обійтися без кутового редуктора, поставивши на робоче колесо кривошип і використавши поступальний рух довгого шатуна для приводу насоса, але набагато перспективніше використовувати енергію обертання для різних цілей. Наприклад, якщо поставити внизу ще один редуктор, вийде потужна лебідка, за допомогою якої можна викорчовувати пні, коріння і навіть орати.
Мал. 1. Вітроустановка у зборі:
1 – стабілізатор, 2 – лопаті, 3 – кутовий редуктор, 4 – труба, 5 – натискна шайба гальма в кожусі, 6 – кільце з амортизатором, 7 – щогла, 8 – сполучні фланці, 9 – розтяжки, 10 – спусковий пристрій 11 – основа щогли, 12 – Ящик з насосами, 13 – поплавець, 14 – ємність з водою.
Найпростіший вітряк, звичайно, роторний, але в порівнянні з лопатевим за однакових умов він явно поступається йому за потужністю, тому перевага була віддана другому. При відносно невеликих розмірах і вазі він має досить хороші параметри: накачує ємність об’ємом 3 м 3 за кілька годин при середньому вітрі, а при сильному за годину-півтори. Змінюючи радіуси кривошипів, можна змусити вітряк качати воду навіть за слабкого вітру, щоправда з меншою продуктивністю.
Працює моя вітроустановка “безпритульно”, тобто поливає город і вимикається самостійно. Для поливу в такому режимі в ємності близько максимального рівня води встановлено дренажну трубу, з’єднану з поливним трубопроводом. Вода, що помірно надходить у ємність, йде через дренаж в систему і виливається через переносну довгу трубу з численними отворами на призначену для поливу ділянку, де треба багато води, наприклад, суниці або малини. Якщо ж вітер посилиться і надходження води більше, ніж її йде в систему поливу, то рівень, що підвищується, в баку змінить положення поплавця, який через тягу включить гальмівний пристрій робочого колеса і воно зупиниться. Щоб знову увімкнути вітряк, необхідно знизити рівень води в ємності та перевести важіль спускового пристрою гальма у положення «Вимкнено». А тоді, коли немає вітру (хоча в нашій місцевості таке трапляється рідко), виручить ручний насос, включений послідовно з насосом вітроустановки; а в основному він потрібен лише для того, щоб у будь-який час можна було накачати води для побутових потреб.
Експлуатація вітроустановки протягом п’яти років показала її переваги перед іншими системами, що споживають будь-яку енергію, особливо бензиновими. По-перше, це насамперед безпека, по-друге — автономність і незалежність джерел енергії, по-третє, не потрібно постійного догляду і, нарешті, що важливо, вітряк екологічно чистий. Крім того, ця своєрідна конструкція прикрасить територію саду.
Вітроустановка складається з вітрового колеса з гальмівним пристроєм, кутового редуктора, стабілізатора, щогли, ящика з насосами та системи гальмового приводу вітряка, пов’язаної з поплавком ємності для води.
Робоче колесо збирається з дванадцяти лопат з жорсткого дюралюмінію товщиною 1 мм, приклепаних на несучі спиці з нержавіючої трубки Ø 12 мм. Для міцності в несучі спиці з боку маточини на довжину 200 мм вбиті трубки Ø 10 мм, також з нержавіючої сталі. Несучі спиці вставлені в направляючі гнізда розбірної маточини і затиснуті болтами. Гнізда несучих спиць оброблені циліндричною фрезою, затиснутою в патрон токарного верстата.
1 – горизонтальний вал, 2 – гайки М14, 3 – шайба, 4 – проставка, 5 – болт М8, 6 – стопорне кільце, 7 – сальник, 8 – спиця лопаті, 9 – маточина, 10 – пружина гальмівних колодок, 11 – колодка, 12 – фрикційна накладка, 13 – гальмівний барабан, 14 – щиток гальмівного барабана, 15 – шток, 16 – важіль, 17 – корпус редуктора, 18 – шестерні, 19 – болт М12 з шайбою, 20 – сапун, 21 – шпонка, 2 – 2 болт М4, 24 вертикальний вал, 25 – підшипник № 2007107, 26 – гумова прокладка, 27 – труба стабілізатора, 28 – підшипник № 80207, 29 – опорна втулка, 30 – кожух, 31 – щогла, 32 – натискна , 35 – підшипник № 80201, 36 – завзята спиця, 37 – хомут, 38 – напрямна втулка, 39 – кронштейн, 40 – підшипники № 205, 41 – опорний палець, 42 – розтяжки стабілізатора, 43 – болт 45 – втулка, 46 – розтискний кулачок.
Мал. 3. Верхня частина щогли з приводом гальмівної системи:
1 – тяги натискної шайби, 2 – рухоме кільце, 3 – тяга спускового механізму гальмівної системи, 4 – амортизатор, 5 – стопорний палець, 6 – опорний хомут, 7 – точений хвостовик валу, 8 – підшипник № 307, 9 – 10 – сполучний фланець, 11 – трубчастий вал.
Гальмівна система складається з барабана, колодок, приводу (шток, важіль), натискної шайби з амортизатором, тяги спускового пристрою, спускового пристрою та приводу поплавця.
Корпус редуктора зварний, із сталевого листа товщиною 5-6 мм. Вертикальний та горизонтальний вали також сталеві. Так як перший є одночасно і несучим, його бажано виконати з однієї заготовки. Шестірні кутового редуктора взяті від диференціала автомобілів ВАЗ, але можна використовувати й інші шестерні з передатним ставленням приблизно 1:2. Порожнина редуктора заповнена до шестерень літолом, розрідженим до кашоподібного стану будь-яким нейтральним маслом (наприклад, МС-20).
1 – трубчастий вал, 2 – точений хвостовик валу, 3 – обойма підшипника, 4 – підшипник № 306, 5 – фланець, 6 – кривошипний палець, 7 – підшипник № 202, 8 – стопорне кільце, 9 – втулка, 10 – , 11 – контргайка, 12 – шатун, 13 – болт М16Х1, 5, 14 – кривошипний фланець, 15 – насосний ящик (зображено схематично), 16 – втулка з підшипником № 202, 17 – важіль насоса.
Стабілізатор виконаний з листа дюралюмінію завтовшки 0,5 мм; для жорсткості він злегка зігнутий дротяними стяжками і з’єднаний з редуктором дюралюмінієвою трубкою Ø 32 мм з товщиною стінки 1 мм і двома тягами, що підтримують.
Щогла виготовлена з труби Ø 97 мм, вона роз’ємна, з’єднана фланцями.
1 – лопата, 2 – стяжка, 3 – хомут, 4 – несуча спиця, 5 – маточина, 6 – завзята спиця, 7 – гвинт М8 з гайкою.
1 – несуча труба, 2 – тяга, 3 – робоча поверхня, 4 – розтяжки.
1 – щогла, 2 – тяга спускового механізму, 3 – регулювальний болт М8, 4 – важіль спускового механізму, 5 – тяга поплавця, 6 – фланець, 7 – хомут.
1 – поплавець, 2 – важіль, 3 – стінка резервуара, 4 – тяга гальмівної системи, 5 – кріпильний куточок.
Насосний ящик зварений із куточків та листового заліза товщиною 1,5 – 2 мм. Усередині закріплений побутовий ручний насос із діаметром циліндра 76 мм. Щоб він міг працювати в горизонтальному положенні, його клапани були замінені на гумові пружні – як у загальному зворотному клапані, а деталі кривошипношатунного механізму замінені на посилені гартовані Ø 12 мм, ширина шатуна збільшена до 10 мм, сальникова втулка під набивку замінена на чавун гумовим сальником. З такими переробками насос пропрацював чотири роки. Поршневі кільця з чавуну згодом поміняв на поліетиленові Ø 77 мм. За чотири роки вони майже не зносилися, і після заміни сальника та пальців залишено у попередньому комплекті. Зовні на ящику укріплений ручний насос. Єдиний змінений вузол у ньому – сальникова втулка, сюди поставлено також дворядний сальник.
Насосний ящик встановлений на дві опори та кріпиться до них 3-4 болтами.
1 – вітроколесо гальмівним барабаном, 2 – кутовий редуктор, 3 – амортизатор, 4 – вертикальний вал, 5 – гальмівна тяга, 6 – спусковий механізм гальмівної системи, 7 – кривошипно-шатунний механізм, 8 – насос, 9 – ручний насос, клапан трубчастого колодязя, 11 – резервуар з водою, 12 – труба поливної системи.
Принцип роботи гальмівної системи є наступним. При наповненні ємності водою до максимального рівня поплавок через тягу виводить важіль спускового пристрою за вісь рівноваги, у результаті останній перестає утримувати пружину амортизатора в стислому стані. Пружина почне штовхати кільце натискне з натискною шайбою вгору до штовхача з роликом. Натискна шайба, упираючись у ролик штовхача, повертає важіль із розтискним кулачком, який притискає гальмівні колодки до гальмівного барабана. Робоче колесо зупиняється. Ролик штовхача, катаючись поверхнею натискної шайби, утримує в загальмованому стані робоче колесо при будь-якому повороті при зміні напрямку вітру. Натискна шайба зверху закрита кожухом, що оберігає поверхню шайби від намерзання льоду та попадання бруду. Амортизатор взятий від мотоцикла «Схід» і підданий невеликому доопрацюванню. Щоб відбувалося повільне гальмування, зворотний клапан зачеканивается і в ньому свердлиться (можна прямо в поршні) отвір Ø 1 мм для повільного перетікання масла. Прямий клапан залишається. Поріг спрацьовування гальмівної системи регулюється гвинтом на спусковому пристрої.
Вода для поливу надходить із свердловини завглибшки 12 м. Так як насоси повинні бути постійно заповнені водою, зворотний клапан колодязя виконується дуже ретельно і має тримати воду протягом усього поливного сезону. Восени вода з усієї системи та свердловини зливається.
В. ШКУРАТІВ