Изобретай. Мысли. Твори.

В настоящее время с безмерным ежегодным ростом тарифов на электроэнергию, начинаешь чаще задумываться о получении электроэнергии в условиях сада или собственного загородного дома, используя свои или чужие идеи для изготовления малых ветряных или гидроэлектростанций. В данной статье мы попытаемся рассказать об одном из способов изготовления своими руками малой гидроэлектростанции. Что значит по сравнению с гидроэлектростанцией самодельная электростанция на маленькой речке?

Электричество вырабатывает генератор, вал которого вращает двигатель. Такой двигатель гидроэлектростанции устроен просто: на раме из бревен укреплены стойки с двумя коленчатыми валами А и Б (рисунок 3). Каждый вал гидроэлектростанции имеет три колена, углы между которыми равны 120°. Данные коленчатые валы соединены штангами, к которым прикреплены лопатки. На рисунке 1 вы видите, что в данный момент все лопатки штанги В находятся внизу, они погружены в воду и под ее напором перемещаются назад (вправо), лопатки двигают штангу, которая, в свою очередь, поворачивает коленчатые валы. В момент, когда колена гидроэлектростанции, соединенные этой штангой, начнут подниматься вверх, в воду погружаются лопатки штанги Г, теперь уже они вступают в работу. Затем начинают работать лопатки штанги Д, к этому времени лопатки первой штанги В пройдут над поверхностью воды и снова опустятся в воду. Вот так и работает двигатель гидроэлектростанции.

В случае, если насадить на конец одного из коленчатых валов шкив и соединить его ременной передачей со шкивом в генераторе постоянного тока, генератор начнет вырабатывать электричество. А если к ведущему шкиву приделать шатун и соединить его с насосом, двигатель будет качать воду на ваш огород.

Мощность двигателя гидроэлектростанции зависит не только от скорости течения воды, но и от числа и площади лопаток, то есть от геометрических размеров самого двигателя. Двигателя можно сделать любых размеров, соответственно пропорционально увеличивая или уменьшая размеры его деталей.

Чертежи двигателя нашей гидроэлектростанции при скорости течения воды в 0,8-1 метр в секунду будет вращать генератор от легкового автомобиля. Напряжение, вырабатываемое генератором, 12 В, а мощность - до 150 Вт.

До того, как вы решите, приступить к постройке гидроэлектростанции, купите генератор в автомобильном магазине. Также заготовьте материалы: доски, бревна небольшого диаметра, стальную проволоку, крепеж. Подберите место, где будет находиться гидроэлектростанция. Лучше, чтобы это был прямой участок реки. Здесь надо определить скорость течения. Сделать это можно так: на выбранном участке длиной 15-20 метров наметьте два поперечных створа, после этого при помощи небольшого поплавка, например щепки, определите скорость течения воды. Поплавок следует бросать в воду немного выше верхнего створа и, следя за ним, по секундомеру отсчитать время прохождения поплавка от верхнего до нижнего створа. Желательно сделать 10-15 таких замеров, бросая поплавок то дальше, то ближе к берегу, и по результатам замеров подсчитать среднюю скорость течения реки. Если она лежит а пределах 0,8-1 м/с, смело приступайте к строительству.

Основные размеры частей гидроэлектростанции даны на рисунке 1. Расскажем же мы лишь о том, как лучше сделать наиболее сложные детали гидроэлектростанции.

Коленчатый вал гидроэлектростанции можно изготовить из цельного стального прута диаметром 16-20 мм. Но легче сделать его сборным (рисунок 3) - сначала нарежьте из прута заготовки деталей 1, 2, 3 и 4, щечки колен сделайте из стальной полосы толщиной 5 мм. На концах стержней запилите квадраты, а в щечках - квадратные отверстия, после соединения деталей, квадраты расклепываются. Вначале следует собрать части коленчатого вала гидроэлектростанции «а» и «б» (рисунок 3). Затем надо разметить и выпилить квадраты на свободных концах стержней 2 и 3 так, чтобы среднее колено (после сборки) было расположено под углом 120° по отношению к крайним.

Штанги с лопатками для гидроэлектростанции рекомендуем сделать из деревянных реек, лопатки - из теса или кровельного железа. Лопатки прикрепляются к штангам с помощью вертикальных планок и проволочных растяжек (рисунок 2).

Опишем устройство передачи. Коленчатый вал гидроэлектростанции, а, следовательно, и ведущий шкив будут вращаться со скоростью примерно один оборот в две секунды. Генератор гидроэлектростанции может вырабатывать электрический ток при 1000-1500 оборотах в минуту, чтобы получить такое число оборотов на генераторе, нужна передача из шкивов разного диаметра (смотри рисунок).

Из фанеры толщиной 5 мм изготовляются желобчатые шкивы. Для каждого такого шкива следует выпилить по пять кругов, которые сбиваются гвоздями или стягиваются шурупами. Ведущий шкив гидроэлектростанции, который прочно укрепляется на конце коленчатого вала, должен иметь диаметр не менее 700 мм. Два промежуточных шкива гидроэлектростанции прибиваются друг к другу и свободно надеваются на ось, так как они должны легко вращаться на этой оси. В случае, если скорость вращения ведущего шкива будет 30 оборотов в минуту, то диаметр малого промежуточного шкива можно принять равным 140 мм, а большого - 600 мм. Тогда шкив генератора гидроэлектростанции (диаметром 60 мм) будет вращаться со скоростью 1500 оборотов в минуту. При других числах оборотов ведущего шкива диаметры промежуточных шкивов будут другие.

Приводные ремни для гидроэлектростанции. Шкивы передачи гидроэлектростанции соединяются приводными ремнями, чтобы ремни всегда были хорошо натянуты, сделайте их из резинового жгута. Сделать это можно следующим образом: старую автомобильную камеру разрежьте на длинные ленты, каждую ленту скрутите в жгут, а концы склейте резиновым клеем и туго перевяжите шпагатом.

Регулировка всей конструкции гидроэлектростанции. После сборки механизма гидроэлектростанции проверьте, свободно ли вращаются штанги. Поворачивая ведущий шкив рукой, заметьте, какая из штанг препятствует вращению коленчатых валов гидроэлектростанции. После этого снимите штангу и увеличьте одно из отверстий для шейки колена так, чтобы оно стало немного продолговатым.

Статья подготовлена по материалам Журнала «Юный техник».