ГЭС БЕЗ ПЛОТИНЫ (гирляндная)
Что значит по сравнению с гигантской ГЭС, построенной на Енисее или Волге, самодельная электростанция мощностью в несколько сот ватт! И стоит ли вообще строить подобные, когда всю нашу страну вдоль и поперек пересекают ажурные мачты высоковольтных линий электропередачи! Не будем торопиться с ответом. Вспомним несколько примеров из жизни.
Вот на берегу маленькой речки раскинулась летняя база труда и отдыха. Как быть в этом случае с освещением! Электрический фонарик — вещь, конечно, надежная, но даже десяток их не сможет осветить сразу все палатки, а уж тем более территорию вокруг. Или Другой пример. Колхозный сад, бахчу или приусадебный огород надо регулярно поливать. Вода есть в ближайшей речке. С помощью электрического двигателя качать воду оттуда может насос
А привести его в действие сможет ваша самодельная электростанция. Пусть вас не смущает слово "самодельная". ГЭС, которую мы предлагаем вам собрать, не имеет ни плотины, ни машинного зала. Внимательно разберитесь в принципе работы электростанции, а потом вместе с друзьями возьмитесь за се изготовление. И тогда в море электроэнергии вольется пусть небольшой, но ваш сэкономленный ручеек.
Известно, что электричество вырабатывает генератор, вал которого вращает ветер, пар или просто бензиновый двигатель. Двигатель нашей самодельной электростанции устроен просто: на длинном стальном тросе, перекинутом с одного берега речки на другой, укреплена гирлянда гидророторов. Поток воды вращает их, а вместе с ними и трос. Если соединить конец троса с генератором постоянного тока, генератор начнет вырабатывать электричество. А если к тросу присоединить вал насоса, он будет еще и качать воду на пришкольный или приусадебный участок, огород, бахчу.
Мощность такого двигателя зависит не только от скорости течения реки, но и от числа гидророторов, их размеров. Следовательно, присоединяя к тросу дополнительные пары гидророторов, мы можем пропорционально ее увеличивать. Примерно так и поступили школьники села Ляды Псковской области, когда несколько лет назад познакомились с идеей изобретателя Б. С. Блинова. Расчетом и советами ребятам помогал руководитель кружка юных воировцев Георгий Васильевич Ткачев. Вырабатываемую энергию своей электростанции ребята использовали для освещения классов и улицы, для снабжения школы водой.
Мы приводим чертежи двигателя, который будет вращать генератор от легкового автомобиля. Напряжение, вырабатываемое генератором, — 12 В, а мощность — до 150 Вт.
Прежде чем приступать к постройке гидростанции, в ремонтной мастерской или в магазине, где продаются запасные детали и узлы к автомобилям, подберите генератор. Заготовьте материалы: трос, доски, кровельное железо, стальной пруток и полосы. Заранее подберите место, где будет установлена электростанция. Желательно, чтобы это был прямой участок реки с чистыми, не заросшими кустарником берегами. На выбранном участке длиной 15-20 м наметьте два поперечных створа и, пользуясь поплавком, например щепкой, определите скорость течения. Бросьте поплавок в воду немного выше верхнего створа и по секундомеру отсчитайте время, за которое поплавок проплывет расстояние от верхнего створа до нижнего. Бросая поплавок на разное расстояние от берега, сделайте несколько таких замеров. А потом подсчитайте среднюю скорость течения реки. Если она не меньше 0,8 м/с, смело приступайте к строительству.
Длину троса вам подскажет ширина реки. Все остальные узлы и детали даны на рисунках. Мы расскажем о том, как лучше сделать наиболее сложные из них.
Каждый гидроротор состоит из двух полуцилиндров, ограниченных дисками и смещенных относительно друг друга. Гидророторы попарно прикреплены к тросу (все узлы крепления показаны на позиции 6). В каждой паре один гидроротор повернут относительно другого на угол 90°. Это сделано для того, чтобы получить равномерное вращение каждой пары, иначе трос будет закручиваться рывками. Трос все время растянут и в таком положении передает вращение на генератор, находящийся на берегу.
Береговые опоры — это доски и короткие бревна, врытые в грунт и связанные между собой стальными полосами (позиция 9). На одном берегу на такой опоре устанавливают генератор с редуктором (см. левую половину рисунка), а на другом — свободную опору с упорным подшипником (позиция 7) и крюком (позиция 8), которые позволяют тросу вращаться.
Конец троса, идущий к генератору, перекинут через ролик (позиция 2) и закреплен стяжками (см. сечение А-А). Ролик крепится к выходному валу редуктора тоже крюком (позиция 1).
Установленная поперек течения речки гирлянда держится на поверхности, почти не выступая над ней.
Когда нужно снять гирлянду, вынимают чеку из отверстия в крюке (позиция 8) и снимают узел упорного подшипника вместе с концом троса. Снятую гирлянду укладывают по течению речки вблизи от берега.
ВНИМАНИЕ!
ВО ИЗБЕЖАНИЕ НЕСЧАСТНОГО СЛУЧАЯ НЕОБХОДИМОПОМНИТЬ, ЧТО В МОМЕНТ СНЯТИЯ ГИРЛЯНДЫ С КРЮКА ТРОС РАСКРУЧЕН НЕ ПОЛНОСТЬЮ. ТОЛЬКО ЧЕРЕЗ 20-30 СЕКУНД ПОСЛЕ СБРОСА ГИРЛЯНДЫ ЕГО МОЖНО БРАТЬ В РУКИ.
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ И УЗЛОВ
ТРОС (позиция 4), как вы уже поняли, играет роль гибкого вала. Он металлический, диаметром 10 мм. Его длина должна быть процентов на 10- 15 больше ширины речки. Трос должен иметь законцовки: на одну опирается упорный подшипник, установленный на свободной опоре, через вторую на трос надеваются гидророторы. Обе законцовки пропаиваются оловом или твердым припоем.
Начнем с конца троса, через который надеваются гидророторы. Прежде всего покрепче стяните его тремя витками стальной проволоки диаметром 0,2-0,5 мм, чтобы он не расплелся. Прежде чем пролудить конец троса, опустите его в бутыль с паяльной кислотой (соляная кислота, травленная цинком), а затем — в тигель с расплавленным оловом. ВНИМАНИЕ! РАБОТУ ПРОВОДИТЕ В ЗАЩИТНЫХ ОЧКАХ И ФАРТУКЕ. Операцию повторите 2-3 раза, пока не образуется сплошная пленка припоя. Лишь после этого снимите витки проволоки и конец опилите до диаметра троса. Наконечник закруглите, чтобы его было удобнее продевать через диски гидророторов.
Под второй конец троса на токарном станке выточите втулку, внутренний диаметр которой равен диаметру троса, а толщина стенки — 1,5-2,5 мм. Вставьте во втулку стальной стержень и в таком виде зажмите в тисках. Заостренным концом молотка короткими, но не сильными ударами отогните борта втулки на 45°. Затем наденьте ее на конец троса и, чтобы она пока не мешала, продвиньте немного вперед. Каждую проволочку троса на длине 20 мм согните вдвое и пролудите. Трос готов.
УЗЕЛ УПОРНОГО ПОДШИПНИКА (позиция 7) состоит из обоймы, подшипника и крепежной скобы.
Обойму подшипника лучше изготовить из водопроводной трубы, внутренний диаметр которой равен диаметру упорного подшипника. Длина отрезка трубы 135 мм. С одного конца заложите в нее оправку, равную внутреннему диаметру трубы, и на наковальне или на толстой плите ударами молотка сплющите (лучше предварительно трубу разогреть докрасна). Затем просверлите отверстия диаметром 12,5 и 4,2 мм и закруглите края напильником.
Упорные подшипники подберите готовые, от старых авто- или сельскохозяйственных машин.
КРЕПЕЖНУЮ СКОБУ (см. сечение А-А) сделайте из стальной проволоки диаметром 6 мм. Разрежьте ее на куски длиной по 60 мм и запилите концы. Потом плашкой нарежьте резьбу М6 на длину 10 мм. Полученный стержень согните — скоба готова. Скобу упорного подшипника (см. сечение Б—Б) делают так же.
ПОРЯДОК СБОРКИ. Наденьте на трос подшипник и продвиньте его до упора (до втулки). Вложите его в обойму и скрепите крепежной скобой. Чтобы в подшипник не попадал песок, между ним и скобой проложите фетровую прокладку.
ГИДРОРОТОР (позиция 5) состоит из пар дисков и полуцилиндров, изготовленных из кровельного железа толщиной 0,5-0,8 мм. Начнем с того, как делать диски. На листе кровельного железа прочертите окружности. По рискам ножницами по металлу аккуратно вырежьте заготовки, а потом, чтобы увеличить жесткость и, кроме того, не порезаться, согните в два приема края заготовок. Сначала под прямым углом заготовка станет похожей на крышку от коробки из-под гуталина. Затем в тисках отогните борта молотком полностью. Получится утолщенная кромка.
Вырезать прямоугольные заготовки для полуцилиндров не составит труда. Дополнительную прочность им придадут стальные спицы диаметром 3 мм, которые надо закатать в края. Как это делается, показано на рисунках. Кроме того, боковые края заготовок надрежьте до штриховых линий и согните на оправке под углом 90°. А потом на круглом полене диаметром 80-100 мм согните заготовки в полуцилиндры.
Полуцилиндры и диски скрепите между собой заклепками, винтами или точечной сваркой. Гидророторы готовы. Но прежде чем надевать их на трос, сделайте прорезные накладки и скобы (см. позицию 6).
Прорезная накладка — это диск, диаметр которого меньше диаметра диска ротора. Изготовление накладок аналогично изготовлению дисков. Все заготовки должны иметь центральное отверстие, через которое проходит трос, и паз для скоб. Чтобы получить паз, сначала расширьте половину центрального отверстия готовой заготовки полукруглым напильником до окружности диаметром 16 мм, а потом сделайте в дисках пропилы длиной 18 мм. Но так как обычное ножовочное полотно в таксе отверстие не пройдет, сточите его на наждаке под ширину 15 мм. Ширину паза расширьте надфилем до размера 2,8 мм.
Скобы 70×40 мм вырежьте из стальной полосы толщиной 2,5 мм. Вдоль продольной оси каждая скоба должна иметь полукруглый паз глубиной 4 мм. Чтобы его было проще сделать, нагрейте заготовку на огне до красного каления, положите на тиски и через накладку ударами молотка осадите металл до требуемой глубины.
СОЕДИНЕНИЕ ГИДРОРОТОРОВ. Гидроротор со скобой входит в вырез накладки. В каждой паре, напоминаем, один из гидророторов должен быть развернут на 90°. Трос жестко притянут болтовой дужкой к стягивающей скобе. Осевое перемещение прицепного гидроротора ограничено мягкой проволокой, которая одной стороной продета в дужку, а второй закреплена на шайбе. Такое соединение обеспечивает передачу мощности с гидророторов на трос, а также необходимую свободу при перемещении одного гидроротора относительно другого.
КРЮКИ (позиции 1 и 8) изготовьте из стального прутка диаметром 16 мм. Прежде чем сгибать заготовку, нагрейте ее. В крюке ролика (позиция 1) просверлите отверстие диаметром 2 мм под шплинт; в крюке упорного подшипника — диаметром 4,2 мм под чеку.
РОЛИК (позиция 2) выточите на токарном станке или склепайте из трех дисков — одного толщиной 10 мм и двух других — по 3 мм. Материал — сталь, латунь.
КОЛ (позиция 10) выстругайте из твердого дерева и набейте на него стальные кольца — отрезки трубы с внутренним диаметром 28 мм. Вместо деревянного кола можете взять отрезки стальных труб, вбив в них заглушки с наконечниками, как показано на рисунке.
УСТРОЙСТВО ПЕРЕДАЧИ. Трос должен вращаться со скоростью 3-4 оборота в секунду. Генератор же может вырабатывать электрический ток при 1000-1500 оборотах в минуту. Чтобы получить
такую частоту вращения на генераторе, нужен повышающий редуктор с передаточным отношением от 5 до 10. Его можно сделать самим или приобрести в магазине.
ПРАКТИЧЕСКИЕ СОВЕТЫ. Вы изготовили детали, собрали узлы и наконец установили их на береговых опорах. Через реку перекинули трос с гидророторами — электростанция начала вырабатывать электрическую энергию. Немного, всего 150 Вт, но и этого количества вполне хватит, чтобы в полный накал горело несколько лампочек, рассчитанных на рабочее напряжение 12 В. А вот как быть, если вам потребуется мощность в несколько раз большая, например, для питания насоса с электрическим приводом? Тогда можно собрать несколько таких электростанций. Разумеется, на воде гирлянды следует установить параллельно и на некотором отдалении друг от друга. Также параллельно подсоедините проводники от генераторов к линии электропередачи.
В. КРИВОНОСОВ
Рисунки автора
pvp • 10.07.2016