Что такое мельница в строительстве

Ветряные мельницы всегда использовались с целью намолоть муки и другого зерна. Даже корм для животных перемалывали с помощью ветряных мельниц. Как ни странно, ветряные мельницы служили хорошим подспорьем в обработке древесины.

Но в наш технологичный век, когда большинство процессов автоматизировано, ветряные мельницы стали ненужными. Но, тем не менее, на любом участке ветряная мельница будет смотреться достаточно живописно, привлекая простотой конструкции и первобытным колоритом. Ведь ветряная мельница может быть не таких больших размеров – всегда можно соорудить на участке уменьшенную декоративную копию.

Для чего строить ветряную мельницу?

Не стоит полагать, что ветряная мельница может быть построена только в качестве украшения ландшафта. Вполне можно соорудить небольшую точную копию, чтобы украсить детскую площадку. Несомненно, в качестве ветрогенератора ветряная мельница также может быть использована, хотя, эффективность ее находится под большим вопросом.

Как устроена ветряная мельница ?

В любом случае, наличие ветряной мельницы не стоит рассматривать как уменьшение каких-то затрат – на электричество, на обработку материалов и прочего. Времени на это может быть затрачено в разы больше, что не делает мельницу рентабельной постройкой. Подобное сооружение – всего лишь элемент декора вашего участка и ландшафта в целом. Максимальную пользу вы сможете извлечь, лишь использовав постройку в качестве домика для детей.

Строим мельницу сами

В принципе, возведение ветряной мельницы, как и любой другой постройки, можно разделить на несколько этапов. Это дает возможность последовательно и без ошибок не только возвести, постройку правильно, но и сделать ее по-настоящему многофункциональной.

Необходимые материалы и инструмент.

Ветряную мельницу можно построить не только из дерева, но и из пластика, фанеры и металла – из любого материала, вплоть до комбинирования нескольких. Но для классической постройки лучше всего взять брус, рубероид, деревянную доску, полиэтилен и фанеру.

Каким бы ни бол декоративным наше сооружение, фундамент для него все же придется закладывать, хотя бы незначительный. А в качестве инструментов вполне подойдут те, что есть под рукой,- дрель, молоток, рубанок, ведра, кисти, шлифовальная машинка, ножовка.

Выбор места для мельницы.

Даже у декоративной мельницы лопасти могут вращаться, а это значит, что ландшафт, на котором будет построена мельница, должен быть освобожден от различного рода дополнительных строений и препятствий, чтобы обеспечить нормальную работу лопастей. К тому, же поверхность должна быть ровной, чтобы строение не перекосилось еще на стадии строительства.

После того, как вы определитесь с местом постройки, необходимо убрать весь мусор с данной территории, а также освободить ее от сорняков и иной растительности. При наличии свободного места площадью порядка двадцать квадратов, вы можете начать строительство в любое удобное для вас время.

Основанием является фундамент, который может являть собой сложенный в нужном порядке брус или несколько бревен – вовсе необязательно копать яму и заливать раствор. После определения размеров основания, устанавливается каркас для мельницы, затем дублируется меньшим размером, изнутри строения. Таким образом, уменьшая в полтора раза начальную конструкцию, вы получаете трапецевидную форму конструкции.

Внутренний и внешний каркасы соединяются вертикальными стойками, идущими под определенным углом. Установка стоек начинается с нижнего внешнего каркаса. В итоге вы получите «скелет» мельницы.

Обшивать ветряную мельницу следует, учитывая дверные и оконные проемы, а также место установки лопастей. Не стоит забывать, что для установки дверей требуются дополнительные крепления, а для усиления балки с лопастями – дополнительный брус.

Обивать же вы можете любым материалом, который сделает конструкцию герметично закрытой со всех сторон. Конечно, колорита добавит обшивка деревом.

Комбинированная обшивка состоит из доски, прибитой гвоздями к передней части мельницы и фанеры, которой обшивается задняя стена.

Как установить крышу.

Строго определенной формы крыши для мельницы нет. Это может быть как ровная и прямая крыша, так и установленная под некоторым углом. Для гидроизоляции необходимо положить сначала рубероид, а затем собирается крыша из дерева или фанеры.

Лопасти для мельницы.

Именно лопасти являются главным элементом вашей конструкции. Но, поскольку, ветряная мельница служит лишь декором участка, они могут быть выполнены из более легкого материала, который не способен создать достаточную мощность для вращения колеса внутри мельницы. Достаточно будет двух осей, установленных крест на крест, обшитых доской. Размеры лопастей должны быть пропорциональны установленной мельнице.

Источник: www.stroy.ru

Как сделать ветряную мельницу

Виды ветряных мельниц, их устройство, практичность, пошаговая инструкция сборки декоративного сооружения, особенности конструкции для выработки электроэнергии.

Особенности строительства ветряных мельниц

Сегодня на придомовой территории можно увидеть сооружения, которые не имеют функционального назначения. К таким строениям относится ветряная мельница, копирующая старинные постройки.

Стандартная конструкция имеет форму равнобедренной трапеции, с лопастями, которые закреплены к одной стенке. Лопасти могут быть неподвижными или вращаться. Для удобства монтажа ее делают из нескольких частей, которые собираются в заданном месте.

Схема ветряной мельницы простая — она состоит из трех основных частей:

Корпус. Его изготавливают четырех- или пятиугольным. Габариты выбирает хозяин, в основном они зависят от назначения сооружения. Например, если в нем будут играть дети, платформа должна быть массивной, а само строение надежно закреплено, чтобы не опрокинулось.

Часто основание изготавливают из бетона.

Для маскировки мест, не предназначенных для посторонних глаз, например, канализационных люков.

Подготовительные работы

Перед тем как сделать ветряную мельницу, нарисуйте ее эскиз в масштабе со всеми размерами, по которым можно определить количество расходного материала. В нашем случае размеры узлов конструкции будут такими: большое основание — 1,5-2 м; высота постройки от нижнего основания до крыши — 2 м; крыша — 1,2-1,3 м.

Для изготовления деталей понадобятся следующие материалы:

Толстая фанера или доска шириной 15-20 см и толщиной 2 см — для создания основания мельницы;

Для продления срока эксплуатации покройте пиломатериалы специальными пропитками для дерева (Акватекс, Пинотекс, Белинка и т.д.). Они надежно защитят дерево от атмосферных осадков, грибка, и насекомых-вредителей. Жидкость наносите в 2 слоя, после высыхания предыдущего. Перед процедурой убедитесь в безопасности средства и при необходимости обезопасьте себя индивидуальными средствами защиты.

Чтобы ускорить работу, понадобятся пила, дрель и шуруповерты, электрический рубанок и шлифовальная машинка.

Как сделать ветряную мельницу на даче

Рассмотрим последовательность операций при строительстве простейшей конструкции. Она состоит из 3 частей — нижней, средней и верхней. Можно изготовить отдельно каждый узел, а затем транспортировать их в заранее определенное место и там собрать. Ниже приведена последовательность сборки строения.

Инструкция по строительству декоративной ветряной мельницы

Рассмотрим пример изготовления конструкции с вращающимися лопастями и поворачивающейся верхней частью. Строение предназначено только для украшения дачного участка, другого практического значения не имеет.

Выполните операции в такой последовательности:

Определите, где будет располагаться сооружение. Мельницу с вращающимися лопастями строят на открытой площадке, где всегда ветрено, что обеспечит постоянное вращение лопастей. Идеальный вариант — газон с миксбордерами, на фоне которых она смотрится очень хорошо.

Конструкцию часто декорируют с помощью подсветки. Для этого по периметру дверного и оконного проемов установите точечные светильники. Таким образом решается проблема освещения участка.

Особенности строительства ветряной мельницы-электрогенератора

Ветряные мельницы могут стать источником экологически чистой и бесплатной электроэнергии. Подобные строения отличается от традиционных или декоративных наличием энергетической установки.

Она состоит из 3 основных элементов: генератора, вала, соединяющего лопасти с генератором, и инвертора — устройства, преобразовывающего постоянный ток в переменный. Также можно ввести в схему аккумуляторы, которые будут заражаться при работающей мельнице и отдавать накопленное в сеть при отсутствии ветра.

Все эти элементы придется купить. Чтобы собрать электрическую схему, достаточно элементарно разбираться в электричестве.

Мельницу обычно строят из деревянных досок, массивные строения — из кирпича и камня.

Узлы подобных конструкций, по сравнению с декоративными, имеют свои особенности:

Корпус должен быть прочным и надежно закрепленным, чтобы не вибрировал.

При возведении декоративной ветряной мельницы каждый может проверить свои силы в дизайне и строительстве, ведь сооружение не требует особой точности и его допускается делать из подручных материалов. При наличии необходимого опыта конструкция принесет пользу — станет источником бесплатной электроэнергии, но придется потраться на механическое оборудование.

Очистка скважины от песка

Очистка септика своими руками

Монтаж забора из стекла

Зеркальный потолок: инструкция по монтажу

Утепление подвала пеноплексом

Раствор для побелки потолка: состав, пропорции, приготовление

Баня в цокольном этаже: технология строительства

Баня в квартире: технология строительства

Источник: tutknow.ru

Ликбез: Как устроена мельница

Вы никогда не думали как из зерна получается мука? Мне вот всегда было интересно как работали древние мельницы. В Суздале нам подробно все разъяснили.

Понятно, что ветер вращает эти лопасти. Каркас у них деревянный, а обтянуты они были материей, парусиной.

А знаете для чего вот эти палки сзаду мельницы? Думаете, чтобы она не попадала? 😉

А вот и фигушки. С их помощью всю мельницу ПОВОРАЧИВАЛИ, чтобы ловчей поймать ветер, ну не прикол? :-))

Механику работы мельницы нам объяснили на вот этой модели, которая находилась внутри мельницы настоящей и, в отличие от последней, была в рабочем состоянии ;-))

Ну, в общем ветер вращает лопасти, лопасти вращают вот это горизонтальное полено:

Горизонтальное полено, с помощью древних шестерёнок вращает уже полено вертикальное:

Вертикальное полено, в свою очередь, с помощью таких же шестеренок вращает эдакие каменные блины – жернова, вон там внизу, видите?:

А сверху в дырки жерновов сыпалось зерно из вот этих ящичков, похожих на перевёрнутые пирамидки. Готовая мука через дырки в деревяхе передней стенки валилась в специальный ящик, обзываемый «сусеком».

Помните сказку про колобка? 😉 «Бабка по амбару помела, по сусекам поскребла…» Я в детстве все время недоумевала, что за сусеки такие в которых можно муки намести на целый колобок? В нашей-то квартире мука по ящикам просто так не валялась. ;-)) Ну и вот, не прошло и сорока лет, как загадка была разгадана! 8-)))

Мельница — ветряная и водяная

Самые древние приспособления для перемалывания зерна в муку и обдирания его в крупу сохранялись как семейные мельницы до начала ХХ в. и представляли собой ручные жернова из двух круглых в сечении камней из твердого кварцевого песчаника диаметром 40—60 см. Древнейшим типом мельниц считаются сооружения, где жернова вращались с помощью домашних животных. Последняя мельница такого типа прекратила свое существование в России в середине ХIХ в.

Энергию падающей на колесо с лопастями воды россияне научились использовать в начале второго тысячелетия. Водяные мельницы всегда были окружены ореолом таинственности, овеяны поэтическими легендами, сказаниями и суевериями. Мельницы-колесухи с омутом и водоворотом сами по себе небезопасные конструкции, что отражено в русской пословице: «Со всякой новой мельницы водяной подать возьмет».

Письменные и графические источники свидетельствуют о широком распространении в средней полосе и на Севере ветряных мельниц. Нередко крупные села были окружены кольцом в 20—30 мельниц, стоявших на высоких, открытых ветрам местах. Ветряные мельницы за сутки размалывали на жерновах от 100 до 400 пудов зерна. В них имелись также ступы (крупорушки) для получения крупы. Для того чтобы мельницы работали, их крылья надо было поворачивать под менявший направление ветер — это обусловило сочетание в каждой мельнице неподвижной и подвижной частей.

Русскими плотниками создано много разнообразных и остроумных вариантов мельниц. Уже в наше время зафиксировано более двадцати разновидностей их конструктивных решений.

Из них можно выделить два принципиальных типа мельниц: «столбовки»

Мельницы столбовки:
а — на столбах; б — на клети; в — на раме.
и «шатровки ».

Первые были распространены на Севере, вторые — в средней полосе и Поволжье. Оба названия отражают также принцип их устройства.
В первом типе мельничный амбар вращался на врытом в землю столбе. Опорой служили либо дополнительные столбы, либо пирамидальная бревенчатая клеть, рубленная «в реж», либо рама.

Принцип мельниц-шатровок был иной

Мельницы шатровки:
а — на усечённом восьмирике; б — на прямом восьмерике; в — восьмерик на амбаре.
— нижняя их часть в виде усеченного восьмигранного сруба была неподвижной, а меньшая по размеру верхняя часть вращалась под ветер. И этот тип в разных районах имел немало вариантов, в том числе мельницы-башни — четвериковые, шестериковые и восьмериковые.

Все типы и варианты мельниц поражают точным конструктивным расчетом и логикой врубок, выдерживавших ветры большой силы. Народные зодчие уделяли также внимание внешнему облику этих единственных вертикальных хозяйственных сооружений, силуэт которых играл немалую роль в ансамбле селений. Это выражалось и в совершенстве пропорций, и в изяществе плотницких работ, и в резьбе на столбах и балконах.

Водяные мельницы

Схема ветряной мельницы

Мельница на ослиной тяге

Мельничный постав

Самая существенная часть мукомольной мельницы —мельничный постав или снасть — состоит из двух жерновов: верхнего, или бегуна, А и — нижнего, или нижняка, В.

Жернова представляют каменные круги значительной толщины, имеющие в средине сквозное отверстие, называемое очком, а на мелющей поверхности т. н. насечку (см. ниже). Нижний жернов лежит неподвижно; его очко плотно закрыто деревянною втулкою, кружловиною g, сквозь отверстие в центре которой проходитъ веретено С; на вершине последнего насажен бегун посредством железного стержня CC, укрепленного концами в горизонтальном положении в очке бегуна и называемаго параплицею, или порхлицею.

В средине параплицы (и, следовательно, в центре жернова) с нижней ее стороны проделано пирамидальное или коническое углубление, в которое и входитъ соответственно заостренный верхний конец веретена С.

При таком соединении бегуна с веретеном, первый вращается при вращении последнего и, в случае надобности, легко снимается с веретена. Нижний конец веретена вставлен шипом в подшипник, укрепленный на балке D. Последнюю можно поднимать и опускать и таким образом увеличивать и уменьшать раcстояние между жерновами. Веретено С вращается помощью т. н. цевочной шестерни Е; это — два диска, надетые на веретено в небольшом расстоянии друг от друга и скрепленные между собою, по окружности, вертикальными палочками.

Цевочная шестерня вращается помощью лобового колеса F, имеющего на правой стороне своего обода зубья, захватывающие за палочки цевочной шестерни и таким образом вращающие ее вместе с веретеном.

На ось Z надето крыло, которое и приводится в движение ветром; или, в водяной мельнице, — водяное колесо, приводимое в движение водою. Зерно вводится через ковш а и очко бегуна в промежуток между жерновами. Ковш состоит из воронки а и корытца b, подвешенного под очком бегуна.

Размол зерна происходит в промежутке между верхнею поверхностью нижняка и нижнею бегуна. Оба жернова одеты кожухомъ N, который препятствует разбрасыванию зерен. По мере размола, зерна подвигаются действием центробежной силы и напором вновь прибывающихъ зерен) от центра нижняка к окружности, падают с нижняка и идут по наклонному желобу, в пеклевальный рукав R — для просеивания. Рукав Е сделан из шерстяной или шелковой ситяной ткани и помещен в закрытом ящике Q, из которого выставляется его нижележащий конец.

Сначала просеивается тонкая мука и падает в задней части ящика; более грубая высевается в конце рукава; отруби задерживаются на ситке S, а самая грубая мука собирается в ящик T.

Жернова

Поверхность жёрнова разделена глубокими желобами, называемыми бороздами, на отдельные плоские участки, называемые мелющими поверхностями. От борозд, расширяясь, отходят более мелкие желобки, называемые оперением. Борозды и плоские поверхности распределяются в виде повторяющегося рисунка, называемого гармошкой.

У типичного мукомольного жёрнова имеется шесть, восемь или десять таких гармошек. Система желобов и желобков, во-первых, образует режущую кромку, а во-вторых, обеспечивает постепенное ссыпание готовой муки из-под жерновов. При постоянном использовании жернова? требуют своевременного подтачивания, то есть подравнивание краев всех желобов для поддерживания остроты режущей кромки.

Жернова используются парно. Нижний жёрнов устанавливается стационарно. Верхний жёрнов, он же бегун, — подвижный, и именно он производит непосредственное перемалывание. Подвижный жернов приводится в движение крестообразным металлическим «штифтом», установленным на головке главного стержня или ведущего вала, вращающегося под действием основного механизма мельницы (использующего энергию ветра или воды). Рельефный рисунок повторяется на каждом из двух жерновов, таким образом обеспечивая эффект «ножниц» при размалывании зерен.

Жернова должны быть одинаково сбалансированными. Правильное взаимное расположение камней критически важно для обеспечения помола муки высокого качества.

Лучшим материалом для жерновов служит особенная каменная порода — вязкий, твердый и неспособный полироваться песчаник, называемый жерновым камнем. Так как каменные породы, в которых все эти свойства развиты достаточно и при том равномерно, встречаются редко, то хорошие жернова весьма дороги.

На трущихся поверхностяхъ жернов делают насечку, т. е. пробивают ряд углубленных бороздок, и промежутки между этими бороздками приводят в грубо-шероховатое состояние. Зерно попадает во время размола между бороздками верхнего и нижнего жернов и разрывается и разрезывается острыми режущими краями бороздок насечки на более или менее крупные частицы, которые размалываются окончательно по выходе из бороздок.

Бороздки насечки служат также какъ бы путями, по которым размалываемое зерно подвигается от очка к окружности и сходить с жернова. Так как жернова, даже из лучшего материала, стираются, то насечка должна быть возобновляема время от времени.

Описание конструкций и принципа действия мельниц

Столбовками мельницы названы за то, что их амбар покоится на столбе, вкопанном в землю и обложенном снаружи срубом-ряжем. В нем заделаны балки, удерживающие столб от смещения по вертикали. Конечно, амбар покоится не только на столбе, но на срубе-ряже (от слова режь, бревна, врубленные не плотно, а с прозорами). Поверх такого ряжа делается ровное круглое кольцо из пластин или досок. На него и опирается нижняя рама собственно мельницы.

Ряжи у столбовок могут быть разной формы и высоты, но не выше 4 метров. Они с земли могут подниматься сразу в виде четырехгранной пирамиды или сначала вертикально, а с какой-то высоты переходить в усеченную пирамиду. Встречались, правда очень редко, мельницы на невысокой раме.

Основание шатровок тоже может быть по форме и конструкциям различным. Например, пирамида может начаться с уровня земли, а конструкция быть не срубной, а каркасной. Пирамида может опираться на срубный четверик, а к нему могут быть пристроены подсобные помещения, тамбур, помещение для мельника и т.д.

Главное в мельницах их механизмы.

В шатровках внутреннее пространство разделено перекрытиями на несколько ярусов. Сообщение с ними идет по крутым лестницам чердачного типа через люки, оставленные в перекрытиях. Части механизма могут располагаться на всех ярусах. А их может быть от четырех до пяти. Стержнем шатровки служит могучий вертикальный вал, пронизывающий мельницу насквозь до «шапки».

Он опирается через металлический подпятник, закрепленный в балке, которая лежит на брусчатой раме. Балка с помощью клиньев может перемещаться в разные стороны. Это позволяет придать валу строго вертикальное положение. Тоже самое можно проделать и при помощи верхнего бруса, где штырь вала заделан в металлическую петлю.

В нижнем ярусе на вал надета большая шестерня с кулачками-зубьями, закрепленными по наружному контуру круглой основы шестерни. При работе движение большой шестерни, умноженное в несколько раз, передается на малую шестерню или цевку другого вертикального, уже металлического обычно вала.

Этот вал прошивает неподвижный нижний жернов и упирается в металлическую планку, на которой через вал подвешен верхний подвижный (вращающийся) жернов. Оба жернова одеты деревянным кожухом с боков и сверху. Жернова устанавливаются на втором ярусе мельницы.

Балка в первом ярусе, на которую опирается малый вертикальный вал с малой шестерней, подвешена на металлическом нарезном штыре и с помощью нарезной же шайбы с рукоятками может быть слегка поднята или опущена. С нею поднимается или опускается верхний жернов. Так регулируется тонкость помола зерна.

От кожуха жерновов вниз наклонно пропущен глухой дощатый желоб с доской задвижкой на конце и двумя металлическими крючками, на которые подвешивается мешок, наполняемый мукой.

Рядом с блоком жерновов устанавливается кран-укосина с металлическими дугами-захватами. С его помощью жернова могут сниматься со своих мест для отковки.

Над кожухом жерновов с третьего яруса спускается жестко закрепленный к перекрытию подающий зерно бункер. Он имеет задвижку, с помощью которой можно перекрыть подачу зерна. Он имеет форму опрокинутой усеченной пирамиды. Снизу к нему подвешен качающийся лоток. Он для пружинистости имеет можжевеловую планку и штырь, опущенный в отверстие верхнего жернова.

В отверстии эксцентрично устанавливается металлическое кольцо. Кольцо может быть и с двумя-тремя косыми перьями. Тогда устанавливается симметрично. Штырь с кольцом называются обечайкой. Пробегая по внутренней поверхности кольца, штырь все время меняет положение и раскачивает косо подвешенный лоток.

Это движение ссыпает зерно в зевло жернова. Оттуда оно попадает в зазор между камнями, размалывается в муку, та поступает в кожух, из него в закрытый лоток и мешок.

Зерно засыпается в бункер, врезанный в пол третьего яруса. Мешки с зерном подаются сюда с помощью во’рота и веревки с крюком. Ворот может подключаться и отключаться от шкива, насаженного на вертикальный вал. Делается это снизу с помощью веревки и рычага. В досках перекрытия прорезан люк, перекрытый наклонно поставленными двухпольными створками.

Мешки, проходя через люк, открывают створки, которые потом произвольно захлопываются. Мельник отключает ворот, и мешок оказывается на крышках люка. Операция повторяется.

В последнем ярусе, находящемся в «шапке», на вертикальном валу установлена и закреплена другая, малая шестерня со скошенными кулачками-зубьями. Она заставляет вращаться вертикальный вал и запускает весь механизм. Но ее заставляет работать большая шестерня на «горизонтальном» валу.

Слово в кавычки заключено потому, что фактически вал лежит с некоторым уклоном внутреннего конца вниз. Штырем этого конца он заключен в металлическом башмаке деревянной рамы, основы шапки. Приподнятый конец вала, выходящий наружу, спокойно лежит на камне-«подшипнике», слегка скругленном сверху. На валу в этом месте врезаны металлические пластины, предохраняющие вал от быстрого стирания.

В наружную головку вала врезаются два взаимно перпендикулярных бруса-кронштейна, к которым крепятся хомутами и болтами другие балки — основа решетчатых крыльев. Крылья могут принимать ветер и вращать вал лишь тогда, когда на них будет расправлена парусина, обычно свернутая в жгуты в покойное, не рабочее время. Поверхность крыльев будет зависеть от силы и скорости ветра.

Шестерня «горизонтального» вала снабжена зубьями, врезанными в боковую сторону круга. Сверху ее обнимает тормозная деревянная колодка, которая с помощью рычага может быть освобождена или сильно затянута. Резкое торможение при сильном и порывистом ветре вызовет высокую температуру при трении дерева о дерево, и даже тление. Этого лучше избегать.

До работы крылья мельницы следует повернуть навстречу ветру. Для этого имеется рычаг с подкосами — «водило».

Вокруг мельницы вкапывали небольшие столбики количеством не менее 8 штук. К ним «водило» и крепилось цепью или толстой веревкой. Силою 4-5 человек, даже если верхнее кольцо шатра и части рамы хорошо смазаны солидолом или чем-то подобным (ранее смазывали свиным салом), провернуть «шапку» мельницы очень трудно, почти невозможно. «Лошадиная сила» тут тоже не годится. Поэтому пользовались небольшим переносным воротом, который попеременно одевали на столбики его трапециевидной рамой, служившей основанием всей конструкции.

Блок жерновов с кожухом со всеми частями и деталями, расположенными выше и ниже его, назывался одним словом — постав. Обычно небольшой и средней величины ветряки делались «об одном поставе». Большие ветряки могли строиться с двумя поставами. Были ветряные мельницы и с «толчеями», на которых отжималось льняное или конопляное семя для получения соответственного масла. Отходы — жмых, — тоже использовали в домашнем хозяйстве. «Пильные» ветряки как будто не встречались.

Источник: www.adsl.kirov.ru

Как работает ветровая мельница в ветряную погоду

Прародители ветровых мельниц появились почти четыре тысячи лет назад в Египте. Изначально ветряная мельница имела постоянное направление лопастей и ременной привод к оси каменного жернова. Позже в конструкции появились шестерни и подшипники, поворотные механизмы. Такое устройство без радикальных изменений успешно использовалось до начала прошлого века и сейчас тоже имеет применение.

Причины успеха энергии ветра

Характеристики ветровой энергии уникальны. Заслуживают отдельного упоминания свойства, ставшие причиной длительного успеха ветряных мельниц. Сравнение характеристик источников энергии позволяет понять столь продолжительное и географически широчайшее применение энергии ветра:

• ветер бесплатен и неиссякаем. Такое можно сказать только о воде, солнце и геотермальных источниках. Ядерная энергия, уголь, нефть этим похвастаться не могут;
• преобразование ветра — экологически чистый процесс, как и у всех природных источников энергии. А вот нефть, уголь и ядерные реакции при преобразовании производят отходы, вредные для флоры и фауны, в том числе человека;
• ветер доступен в любом месте планеты. Так можно сказать еще и о солнечной энергии. Больше ни один источник энергии так не распространен;
• перевести ветровую кинетическую энергию очень просто. Такая же простота присуща только для энергии речной воды. Из любого другого источника получить кинетическую энергию позволят только по сложным технологиям, создавая специальные сооружения и устройства, постоянно их контролируя и управляя процессом.

Но есть у ветра и недостатки. Например, вошедшее в поговорку непостоянство. Направление ветра меняется так часто, что пришлось даже создавать мельницы с вращающимся корпусом. А изменение силы ветра от ураганной до штиля не позволяет рассчитывать на стабильность поступления энергии. Другие природные источники энергии тоже нестабильны и со своими недостатками.

Солнце не дает энергии по ночам, а днем может уйти за тучи. Реки есть не везде, а там, где есть, могут пересохнуть или замерзнуть на месяцы.

Еще одним минусом является малая плотность ветра — 1,29 кг/м3. К примеру, плотность воды составляет почти тонну. Для получения одинаковой по величине энергии площадь лопастей у ветряной мельницы должна быть в 750 раз больше, чем у водяной. А для таких конструкций должен быть и соответствующий корпус.

Но, тем не менее, почти четыре тысячи лет ветер был востребован, как источник энергии, на Европейском, Азиатском и Африканском континентах. И сейчас о нем не забывают.

Как ветер крутит лопасти

Так как воздух имеет массу, то движение воздуха имеет кинетическую энергию. Когда на пути ветра, дующего в определенном направлении, появляется предмет, их взаимодействие можно описать с помощью векторов силы. Ветер будет отталкивать препятствие и отталкиваться сам в противоположенном направлении. При этом лопасть, закрепленная на оси конструкции, будет изгибаться вдоль оси вращения и крутиться на ней. Графически это выглядит следующим образом:

Ветер после соприкосновения отражается от лопасти, оставляя ей часть энергии:

1. на изгиб лопасти по направлению ветра, чему конструкция противостоит с силой Fл2-1, создающей потенциальную энергию. На величину этой силы уменьшится вектор силы ветра Fв2-1;
2. создавая кинетическую энергию вращения, на лопасть действует сила Fл2-2. При этом уменьшается вектор силы ветра Fв2-2, меняя его направление.

Величина кинетической энергии, передаваемой ветром через лопасти, зависит от массы взаимодействующего с лопастью воздуха, скорости его движения, направления относительно лопастей — чем перпендикулярней, тем лучше.

В самой мельнице, кроме конструкции лопастей, можно минимизировать потери на трение, применяя на оси подшипники, а передаточном механизме — шестерни, либо устанавливая генератор непосредственно на ось лопастей.

Зная, как работает мельница, можно попробовать изготовить ее самостоятельно. Хотя бы в декоративных целях.

Как рассчитать крылья мельницы

Сначала нужно решить, для чего и где строить мельницу. Обычно ветровая машина ставится на открытой местности, например — на даче. Если вокруг забора близко и плотно растут деревья, придется делать высокий корпус для ветряка. В этом случае обязательно потребуется фундамент.

Фундамент нужен и невысоким, но тяжелым корпусам. Для дачных дел достаточно по периметру будущего строения уложить на глубину до 0,7 метра бетон или плотные ряды кирпичей. Для декоративных сооружений достаточно подмостить и утрамбовать один слой кирпича, изолирующего сооружение от влаги.

Теперь надо решить, для чего следует строить мельницу. Вариантов много:

• для подъема воды из скважины;
• для получения электроэнергии;
• для отпугивания кротов;
• для хранения садовых инструментов;
• в декоративном назначении.

Порядок вариантов представлен по снижению требований к мощности устройства, т.е. по упрощению механизма. Определение требований к дизайну остается правом и обязанностью владельца.

Сразу запомним, что реальная мощность бытового ветряка не превышает 500 Вт при скорости ветра 5-8 м/с. Однако электроэнергию можно накапливать, включая при необходимости мощные потребители на короткий срок. Например, насос для подъема воды.

Главное в ветряке, это лопасти. В первую очередь для определения конструкции лопастей нужно знать о том, что чем больше мощность — тем большую площадь проекции на плоскость вращения должны иметь лопасти. Это достигается увеличением количества, длины, площади и угла разворота лопастей.

Для расчета средней мощности конструкции потребуется знание силы обычных для местности строительства ветров. Кроме того, лопасти мельницы должны быть перпендикулярны преобладающим направлениям ветра. Эти сведения следует узнать в сети Интернет по запросам «статистика скорости ветра» и «роза ветров» для своего региона.

Осталось подсчитать размер лопастей. Например, средний ветер 5 м/с, а потребляемая мощность электроприбора 100 Вт. Потери на преобразование кинетической энергии вращения оси мельницы в электрическую составят порядка 20% — 40%.

Коэффициент полезного действия можно посчитать, учитывая точные паспортные значения КПД генератора на оси, выпрямителя, стабилизатора, преобразователя постоянного тока в переменный напряжением 220 В. При расчете проценты потерь не суммируются, надо последовательно перемножить КПД каждого прибора, чтобы получить КПД системы преобразования вращения в электричество. Еще половина мощности ветра теряется на лопастях.

Снизить потери преобразования можно исключив, например, преобразователь постоянного тока в переменный, если исполнительное устройство может работать от аккумулятора. Отсутствие какого-либо другого устройства также возможно, если напряжение и ток не имеют большого значения для работы устройства — например, небольшая лампочка накаливания, еще практичнее — светодиодная.

Мощность ветрогенератора прямо пропорциональна плотности воздуха, умноженного на скорость ветра в третьей степени (для 5 м/с — 125). Если разделить результат на удвоенную площадь проекции лопастей на плоскость вращения,получается мощность, которую может выработать генератор на оси вращения лопастей.

Для примера можно посчитать площадь проекции для 4 лопастей шириной 0,5 м, образовывающих при вращении круг диаметром 2 м, закрепленные под углом 60 градусов к плоскости вращения. Площадь по формуле d/2*sin(30)*0.5*4 равна 2/2*0,25*4=1 квадратному метру.

Такая конструкция, при наиболее распространенном в России среднем значении скорости ветра 5 м/с, получает от ветра энергию в количестве 1,29*125/2*1 = 80 Вт. Снять половину на преобразование во вращательное движение, убрать 25% на преобразование в электроэнергию и останется около 30 Вт для потребителей. Максимальная ветровая мощность при таком ветре на лопастях, полностью перекрывающих в проекции площадь круга, может вырасти в 3,14 раза. В итоге потребителю достанется максимум около 100 Вт. Не так уж и плохо.

Если в декоративных целях использовать светодиоды, размеры мельницы изменятся до смешных, был бы низкий ветер вдоль земли.

Без преобразования в электрическую используют энергию ветра для отпугивания мелких насекомых, живущих под землей. Достаточно опустить на 15 сантиметров в углубление деревянную ось, вращающуюся от ветряка, как вибрация почвы отпугнет их на несколько метров, не мешая хозяевам.

Разновидности лопастей ветряков

Конструкции лопастей бывают не только с вертикальным вращением, но и с горизонтальным. Лопасти могут иметь винтовую конструкцию, изменяемую парусность. Строились мельницы на века и так, чтобы в каждом строении была уникальность. Современные конструкции тоже поражают разнообразием.

Статистика и перспективы

В России конца 19 века работали около 200 000 мукомольных мельниц. Обычный ветряк вырабатывал мощность 3,5 кВт, большой с диаметром лопастей 24 метра — до 15 кВт. Суммарная вырабатываемая ими мощность в то время доходила до 750 мВт. Сейчас используются ветряные электрогенераторы и считанные единицы мельниц другого назначения.

А энергии все они вырабатывают в 50 раз меньше, чем 100 лет назад, целых 15 мВт. Планы развития. конечно. создаются, ведь потенциал ветра над нашей страной составляет десятки миллиардов киловатт.

Пока планы не реализовались, можно перефразировать известное выражение Владимира Маяковского и сказать: «Если мельницы строят — значит — это кому-то нужно? Значит — кто-то хочет, чтобы они были?» Завораживающая красота работающих мельниц стала мощным вдохновляющим фактором для умельцев, создающих шедевры во дворах и на дачных участках.

Источник: sotka.guru

Основные функции декоративной мельницы на даче

В последнее время при оформлении ландшафтного дизайна садового участка используются не только растения, но и малые архитектурные формы. Расскажем, какие функции выполняет декоративная мельница, каково ее практическое применение. Читайте, где лучше размещать подобные объекты, какие материалы больше всего подходят для изготовления эффектного украшения.

Цели и задачи

Каждый хозяин садового участка, выполняя благоустройство своей придомовой территории, желает создать максимально красивый уголок, который позволит наслаждаться природой и отдыхать на свежем воздухе. Добиться этого можно, реализуя заранее составленный проект ландшафтного дизайна. В нем могут присутствовать разные растительные модули, но общая картинка складывается тогда, когда расставляются последние акценты. Одним из них способна стать мельница декоративная для сада, размещенная на газонной траве или вблизи искусственного водоема.

Она сама по себе выглядит очень самобытно, и весьма колоритно. Но такое украшение может нести не только эстетическую функцию. Ею можно замаскировать выступающие элементы водопровода (вентили, краны), люки септиков, колонки, другие малоприятные урбанистические элементы. Некоторые умельцы ставят на участках большие мельницы и размещают в них уличный туалет или бытовку.

Существуют сооружения, внутри которых несложно будет устроить полноценную беседку или игровую для детей. Такой объект легко передаст атмосферу сельского быта.

Любая мельница для дачи декоративная, у которой дуновение ветра приводит в действие крылья, поможет отпугивать кротов. Крутящиеся лопасти стимулируют образование вибраций в верхних частях грунта. Они хорошо отпугивают животных.

Собачья конура – еще один практичный вариант применения элемента малой садовой архитектуры. Если такое сооружение поставить рядом с естественным прудом, внутри него можно будет хранить рыболовные снасти или инвентарь, который используется при очистке водоема.

Советы по размещению

Существует два вида садовых мельниц. У одних смонтированы стационарные лопасти, которые остаются неподвижными на протяжении всего эксплуатационного срока. Такие объекты исполняют чисто декоративную функцию. Ими обычно украшаются истоки ручьев, тихие места сада. Чтобы они выглядели красиво, важно правильно подобрать размеры объекта.

Они должны соответствовать размерам растительности, окружающей его. Поставьте такой объект на пригорок, и он станет доминантой сада. Все остальное будет неважно, все взгляды всегда будут прикованы к нему.

Даже такая наспех сколоченная мельница красиво смотрится на фоне зеленого газона Источник avatars.mds.yandex.net

Мельницы, у которых лопасти начинают кружиться от легкого дуновения ветра, отлично смотрятся в любой части придомовой территории. Даже самый неприглядный на первый взгляд уголок, заиграет новыми красками, если на нем поместить подобный объект.

Уместнее его поставить на участке, где все постройки оформлены в деревенской стилистике. Но и на территории, где господствует стилистика современных дизайнерских направлений, тоже могут присутствовать декоративные колодцы и мельницы из дерева. В этом случае их лучше размещать рядом с декоративным мостиком или рядом с цветочной клумбой. Хорошо смотрятся в комплекте деревянные колеса, скамейки, старые тачки. Посадите в них петуньи и увидите, насколько изменится прилегающая территория.

При выборе места установки главное помнить, что декоративные домики и мельницы для сада, выполненные в сельской стилистике, теряют свое очарование рядом с другими архитектурными элементами, имеющими строгие геометрические формы, острые углы и четкие линии.

Высота постройки может быть разной: от 30 см, до 2 метров. Выбирая размеры для будущего объекта, важно учитывать габариты садового участка. На небольшом клочке гигант будет выглядеть нелепо.

Изделия из дерева

Существует большое количество вариантов изготовления декоративных мельниц, самые популярные из них те, что выполнены в «русском» стиле, в стиле средневековья или американского кантри. В зависимости от выбранных материалов, постройки способны быть легкими и воздушными, громоздкими, с каменным основанием.

Есть в продаже готовые модели (их можно приобрести в магазине или заказать в мастерской), но многие предпочитают делать их своими руками из дерева. Сначала должен быть составлен чертеж декоративной мельницы. Ее конструкция обычно состоит из четырех основных элементов:

• основания;
• средней части;
• крыши;
• руля и крыльев.

Для изготовления декоративного объекта больше всего подходит дерево. Нет необходимости специально закупать древесину: сгодится оставшийся от строительства или от ремонта дома материал. Здесь могут использоваться листы ДСП, брус, вагонка и рейки. Докупить придется саморезы и древесный лак.

Сборка

Когда согласно чертежу будут вырезаны все необходимые детали, в первую очередь стоит собирать два основания: нижнее и верхнее. Нижнее по размерам должно быть больше верхнего (например40х40 и 30х30). Сначала собирается трапециевидный каркас из брусьев нужной длины. Сверху он закрывается заготовками, вырезанными из ДСП. После изготавливаются два равносторонних треугольника по такому же принципу.

Основание и верхняя часть соединяются между собой, готовый каркас обшивается вагонкой или остатками фальшь бруса. Прикрепить их не составит особого труда: лобзиком сначала нарезаются планки нужного размера, замеры делаются прямо на месте (ламель прикладывается к телу мельницы, карандашом создаются отметки, по ним производится кройка обшивки). Прикрепляется она к корпусу саморезами.

Закончив обшивку, можно лобзиком прорезать окна и двери. После устанавливается ось для лопастей. Для этого в верхней части треугольника просверливается отверстие. В него вставляется длинный болт. На него будут потом надеваться детали оси.

Для их крепления используются гайки.

Изготавливать лопасти проще всего из брусков. Поперечины делаются из того же материала. Чтобы они потом не завалили все сооружение, не перегружайте лопасти.

Видео описание

Видео рассказывает, как сделать декоративную мельницу и наглядно показывает все этапы сборки объекта:

Как видите, очень просто собирается декоративная мельница – чертежи с размерами значительно облегчают работу. Главное, правильно выполнить разметку деталей и не допустить ошибок на данном этапе. В результате получится изделие, которое обязательно станет центральным украшением сада. Стоит сначала потренироваться, и построить мельницу небольшого размера. Такая генеральная репетиция поможет набить руку и избежать потом в будущем промашек при выполнении более масштабного проекта.

Если есть желание сделать украшение из натуральной древесины, лучше выбирать сосну. Она стоит недорого, имеет красивый окрас. Чтобы готовое изделие прослужило долго, специалисты советуют перед его сборкой все детали предварительно обработать антисептиком. Это поможет уберечь материал от поражения грибком и плесенью. Для упорядочивания работы сделайте чертеж, по мере выполнения этапов отмечайте на нем уже собранные детали.

Готовое изделие лучше покрыть лаком: он защитит дерево, не позволит ему впитывать влагу из воздуха. Такой вариант защиты приемлем, когда лицевая обшивка изготовлена из хорошо отшлифованных деталей, одинаковых по фактуре кусков. Если лицевая обшивка выполнена неаккуратно, стоит красить мельницу матовым составом (глянец подчеркнет все неровности и дефекты).

Можно для окрашивания изделия использовать разные цвета, тогда оно будет выглядеть более нарядно. Но краска закроет фактуру древесины, что плохо, когда в ландшафтном дизайне натуральная текстура используется широко.

Бесспорно, любая декоративна мельница на даче будет смотреться эффектно. Она придаст оформлению придомовой территории неординарности, а дизайну индивидуальности. Поэтому тем, кто еще только планирует покупку садового декора, дизайнеры советуют внимательно присмотреться к подобным предметам.

Обязательно устанавливается на дополнительный подиум деревянная мельница: декор сада прослужит дольше, если дерево не будет соприкасаться с землей.

Постамент – буфер, который не позволяет впитывать дереву влагу из почвы Источник avatars.mds.yandex.net

Изделия из камня

Для их создания нужны навыки каменщика. Такие изделия состоят из двух частей: основания по форме напоминающего конус и крыши треугольной формы. Для сборки основы обычно используется булыжник или кирпич. Под кладку сооружается ленточный фундамент. На него расстилается слой гидроизоляции. Он не позволит влаге разрушить кладку.

Каркас возводится по принципу кирпичной кладки. Необходимо обладать мастерством, чтобы выложить стены мельницы таким образом, чтобы верхняя часть сужалась, и по диаметру была меньше диаметра основания.

При создании крыши используется прием сборки кровли: сначала создается каркас обрешетки, на нее крепится любой кровельный материал. Крыша может быть двускатной, полукруглой, любой. Вертикальная и горизонтальная ось устанавливается между крышей и каменным каркасом.

Мельница из камня прослужит дольше деревянной. Но она станет стационарным объектом, который нельзя потом при возникновении необходимости перенести на другое место. Это нужно учитывать при выборе такого варианта исполнения.

Видео описание

В видео рассказывается о том, как можно сложить каменное основание дл будущей мельницы:

Коротко о главном

Элементы малой архитектуры сегодня исполняют эстетическую и практичную функцию. Декоративная мельница способна украсить любой участок, при помощи нее несложно замаскировать наличие колодца, люка антисептика, вентили газового оборудования и водопровода. Внутри большого объекта можно организовать зону отдыха, зону для детских игр.

Очень удобно разместить внутри мельницы мастерскую или бытовку для хранения инструмента. Для ее изготовления больше подходит дерево или камень. В видео представлены мастер-классы по созданию декора из дерева и камня.

Источник: m-strana.ru