Viss par vējdzirnavām

Zināt visu par vējdzirnavām, kas tās ir un kā tās darbojas, ir nepieciešams ne tikai dīkstāves dēļ. Asmeņu ierīce un apraksts nav viss, jums ir jāsaprot, kam ir paredzētas dzirnavas. Pietiek runāt par vējdzirnavām un to būvniecību elektrībai, par citu ekonomisko vērtību.

Dzirnavas tika izveidotas laikā, kad sākās kviešu un citu graudaugu masveida audzēšana. Bet viņi nevarēja nekavējoties izmantot vēja spēku, lai pagrieztu konstrukciju. Senatnē riteņus grieza vergi vai vilces dzīvnieki. Vēlāk viņi sāka veidot ūdens dzirnavas. Un visbeidzot, galu galā, jau bija vēja struktūra.

Neskatoties uz šķietamo vienkāršību, patiesībā, gluži pretēji, tas ir ļoti sarežģīts. Šādu produktu kļuva iespējams izveidot tikai tad, ja tika ņemta vērā vēja radītā slodze un pareizi izvēlēta mehānisma darbības ilgums konkrētam uzdevumam. Un šie uzdevumi bija ļoti dažādi – gan malkas skaldīšana, gan ūdens sūknēšana. Agrākie modeļi - "kazas" - tika būvēti tāpat kā koka māja.

Tad parādījās tā saucamās telts dzirnavas, kurām ir fiksēts korpuss, griežas tikai augšdaļa ar galveno vārpstu.

Šādi modeļi spēj vadīt 2 dzirnakmeņus, un tāpēc tie atšķiras ar paaugstinātu produktivitāti. Dzirnavas tika uzskatītas, kas ir tipisks, ne tikai utilitārs instruments. Viņai tika piešķirta liela nozīme mītos, leģendās un pasakās. Nebija valstu, kur šādu ideju nebūtu. Bija dažādi mītu motīvi: pamatu celšanas laikā iemūžinātie cilvēki, dzirnavās mītošie gari, apslēpti dārgumi, noslēpumainas pazemes ejas utt.

Vējdzirnavas darbojas, jo gaisa plūsmas iedarbojas uz asmeņiem un iedarbina tās. Šis impulss nonāk pārsūtīšanas ierīcē un caur to - uz dzirnavu faktisko darba daļu. Vecākos modeļos asmeņi tika palielināti līdz vairākiem metriem. Tikai šādā veidā bija iespējams palielināt saskares zonu ar gaisa plūsmām. Vērtība tiek izvēlēta atbilstoši galvenajai funkcijai un nepieciešamajai jaudai.

Ja dzirnavas ir konstruētas ar lielākajiem asmeņiem, tad tās var samalt miltus. Tas ir vienīgais risinājums, kas nodrošina efektīvu smago dzirnakmeņu savīšanu. Dizaina uzlabojumi ir bijuši iespējami, attīstot aerodinamiskās koncepcijas. Mūsdienu tehnoloģiju attīstība ļauj nodrošināt labu rezultātu arī ar salīdzinoši pieticīgu vēja saskares laukumu.

Tūlīt aiz asmeņiem ķēdē ir pārnesumkārba vai cits transmisijas mehānisms. Dažos modeļos tā izrādījās vārpsta, uz kuras tika uzstādīti asmeņi. Otrs vārpstas gals bija aprīkots ar instrumentu (agregātu), kas veica darbu. Tomēr šis dizains, neskatoties uz tā vienkāršību, pakāpeniski tika pamests.

Ātrumkārbas versija izrādījās daudz efektīvāka un elegantāka. Pārnesumkārbas pārvērš impulsu no vērpšanas asmeņiem lietderīgā darbā. Un ir vērts atvienot pārnesumkārbas daļas, jūs varat ātri pārtraukt darbu. Tāpēc mehānisms negriežas velti, un pat straujš vēja pieaugums nav tik biedējošs. Svarīgi: tagad dzirnavas tiek izmantotas tikai elektrībai.

Bet pat pirmo dzirnavu parādīšanās bija īsta tehnoloģiju revolūcija. Protams, šodien 5 - 10 litri. ar. uz spārna šķiet pilnīgi "bērnišķīga" izmēra. Tomēr laikmetā, kad pastāvēja ne tikai motorolleri, bet arī vairākus gadsimtus pirms tvaika lokomotīvēm, tas izrādījās milzīgs sasniegums. XI-XIII gadsimtā cilvēks savā rīcībā saņēma varu, kas iepriekšējā laikmetā nebija pieejama. Tūlīt ievērojami palielinājās ekonomikas energoapgāde, un tāpēc daudzējādā ziņā šajā periodā kļuva iespējama strauja Eiropas ekonomikas pacelšanās.

Visērtāk ir salīdzināt vējdzirnavas ar ūdens analogu. Ūdens struktūrai ir sena vēsture un tā ir neatkarīga no vēja izmaiņām. Ūdens straumes ir daudz stabilākas. Var izmantot arī bēguma un bēguma spēku, kas vēja turbīnai ir pilnīgi nepieejams. Šie apstākļi noveda pie tā, ka jebkuros viduslaiku štatos ūdensdzirnavu izplatība bija daudzkārt lielāka.

Vēja spēku graudu malšanai, kā jau minēts, sāka pielietot vēlāk. Šis risinājums turklāt radīja ievērojamas papildu izmaksas. Taču Holandē 15. gadsimtā un īpaši no 17. gadsimta sākuma tika novērtētas citas vējdzirnavu priekšrocības. Viņi stūma ķēdes ar kausiem, kas noņēma gruntsūdeņus. Bez šī jauninājuma nebūtu bijis iespējams attīstīt ievērojamu daļu mūsdienu Nīderlandes teritorijas.

Holandē vējdzirnavas kļuva populāras cita iemesla dēļ. - gandrīz nepārtraukti pūš rietumu vēji, kas nes gaisu no Atlantijas okeāna uz Baltijas jūru. Līdz ar to nebija īpašu problēmu gan ar asmeņu orientāciju, gan ar tehnoloģiju izmantošanu. Mūsdienās vējdzirnavas vispiemērotāk salīdzināt ar ūdensdzirnavām nevis pēc kvalitātes un graudu malšanas iespējām, bet gan pēc piemērotības elektroenerģijas ražošanai. Barošanas avota stabilitāte samazinās, tīkla enerģijas izmaksas palielinās, un tāpēc ir tik svarīgi izvēlēties sev piemērotāko veidu.

Vēja parki darbojas ar praktiski bezgalīgiem resursiem. Kamēr uz Zemes ir atmosfēra un saule apgaismo planētu, vēji neapstāsies. Šādas ierīces nepiesārņo vidi, jo atšķirībā no dīzeļdegvielas un benzīna sistēmām neizdala toksiskas vielas. Taču vēja elektrostaciju par pilnīgi videi draudzīgu nosaukt nevar, jo tā rada lielu troksni, un virknē valstu tai pat uzliek juridiskus ierobežojumus. Visbeidzot, vējdzirnavas nevar normāli darboties putnu migrācijas sezonās.

Krievijā pagaidām nav trokšņa vai kalendāra ierobežojumu. Bet tie var parādīties jebkurā laikā. Un jebkurā gadījumā vēja parks - gan modernas vējdzirnavas, gan klasiskās dzirnavas - nevar atrasties tiešā mājokļa tuvumā. Turklāt reālo efektivitāti nosaka gadalaiks, diennakts laiks, laikapstākļi, reljefs; tas viss tieši ietekmē gaisa plūsmas ātrumu un tā pielietošanas efektivitāti.

Vēl viens vēja parka trūkums ir jau konstatētā vēja nestabilitāte. Akumulatoru izmantošana daļēji atrisina šo problēmu, bet tajā pašā laikā sarežģī sistēmu un sadārdzina to. Dažkārt ir nepieciešams papildus izmantot arī citus enerģijas avotus. Bet vējdzirnavas tiek uzstādītas ātri - ņemot vērā vietas sagatavošanu, tas prasīs ne vairāk kā 10-14 dienas. Šādai iekārtai ir nepieciešams daudz vietas, īpaši ņemot vērā lāpstiņu attālumu un vietu, kurai drošības apsvērumu dēļ vajadzētu būt brīvai.

Miltu malšanas ražošanas vējdzirnavas strādāja ar 1 vai 2 dzirnakmeņiem. Pagrieziens pret vēju notiek divos veidos - ar portālu un gurnu. Portāla tehnika nozīmē, ka visas dzirnavas tiek pilnībā pagrieztas ap ozola koka stabu. Šis stabs tika uzstādīts smaguma centrā, nevis simetriski pret korpusu. Pievēršanās vējam patērēja daudz enerģijas un tāpēc bija ļoti sarežģīta.

Tradicionāli portāla dzirnavas ir aprīkotas ar vienpakāpes mehānisko transmisiju. Viņa efektīvi pagrieza vārpstu. Arī Boka dzirnavas tika izgatavotas pēc portāla metodes. Ideālāka iespēja ir telts (aka holandiešu) shēma. Augšējā daļā ēka bija aprīkota ar šūpoļu rāmi, kas balstīja riteni un bija vainagojies ar slīpo jumtu.

Pateicoties vieglajai konstrukcijai, pagriešana pret vēju notiek ar daudz mazāku piepūli. Vēja ratam varētu būt ļoti liels šķērsgriezums, jo tas tika pacelts lielā augstumā. Vairumā gadījumu telts dzirnavas bija aprīkotas ar divpakāpju transmisiju. Starpbūve ir dzirnavu tipa dzirnavas. Tajā pagrieziena loks atradās 0,5 ķermeņa augstumā, svarīga pasuga ir drenāžas dzirnavas.

Vējdzirnavu veiktspēju agrāk ierobežoja pārraides ierīces stiprums. Ierobežojumi bija saistīti ar koka riteņu zobratiem un tarsu. Rezultātā nav iespējams palielināt vēja enerģijas pielietojuma koeficientu (efektivitāti). Zobi un zari tiem tika izgatavoti pēc šablona no kvalitatīvas sausas koksnes. Šim nolūkam piemērots:

• akācija;
• Bērzs;
• skābardis;
• goba;
• kļava.

Galvenās vārpstas riteņa loks tika izgatavots no bērza vai gobas. Dēļi tika izklāti divos slāņos. Ārpusē apmale tika rūpīgi apgriezta aplī; spieķu noturēšanai tika izmantotas skrūves. Tās pašas skrūves palīdzēja pievilkt diskus. Galvenā uzmanība dizaina uzlabošanā tika pievērsta spārnu izpildījumam.

Diezgan vecās dzirnavās spārnu režģi tika pārklāti ar audeklu. Bet vēlāk šo pašu funkciju veiksmīgi pildīja dēļi. Tika arī konstatēts, ka egļu dēļi der labāk. Sākotnēji spārni tika izveidoti ar nemainīgu asmens ķīļa leņķi, kas svārstījās no 14 līdz 15 grādiem. Tos pagatavot ir pavisam vienkārši, taču tika iztērēts pārāk daudz vēja enerģijas.

Spirālveida asmens izmantošana ļāva palielināt efektivitāti līdz 50%, salīdzinot ar vecāku versiju. Mainīgais ķīļa leņķis galā bija no 1 līdz 10, bet pie pamatnes no 16 līdz 30 grādiem. Viena no modernākajām iespējām ir ar daļēji vienkāršotu profilu. Telšu dzirnavu perioda beigās tās tika būvētas gandrīz tikai no akmens. Dažos gadījumos, protams, vēja sistēma tika savienota ar ūdens sūkni, kas ļāva apūdeņot zemi.

Agrākajā šādu konstrukciju veidā, tāpat kā miltu dzirnavās, bija iespējams samazināt spārnu laukumu, daļēji noņemot buru vai atverot žalūzijas. Šis risinājums ļāva novērst bojājumus pat pie pastiprināta vēja. Bet joprojām pastāvēja problēma ar zema ātruma vēja turbīnu ar lielu skaitu lāpstiņu vai ar lielu spārnu platumu. Iemesls ir diezgan acīmredzams - tas ir ļoti nopietns, nomākts brīdis. Risinājumu atrada vācu kompānija Kester, kas ražoja Adler vēja riteni ar minimālu lāpstiņu skaitu un ievērojamu attālumu starp tiem; šim dizainam jau bija vidējais ātrums.

Vēl uzlabotas konstrukcijas spārnu sūkšanas pusē tika aprīkotas ar īpašiem vārstiem. Tāpēc regulēšana notika automātiski, kas nodrošināja augstāko iespējamo veiktspēju. Darba stāvoklī vārstu turēšanu nodrošināja atspere. Viss tika izveidots tā, ka šo vārstu dēļ pat ar aktīvu kustību nebija spēcīgas pretestības. Ja iestatītais ātrums tika pārsniegts centrbēdzes spēka dēļ, vārsti tika pagriezti.

Tajā pašā laikā palielinājās pretestība gaisa plūsmai, to izmantoja daudz ne vienmērīgāk un ne tik efektīvi kā parasti. Bet parasti bija iespējams samazināt sasprindzinājuma momentu. 18. un 19. gadsimtā vējdzirnavas jau tika izmantotas visā planētā. Tos pārstāja ražot ar daļēji rokdarbu metodēm, viņi sāka ražot vairāku lāpstiņu vēja motorus no metāla rūpnīcās. Līdz 19. gadsimta beigām tikai dažiem modeļiem nebija automātiskas vērpes ātruma regulēšanas un stingras riteņa fiksācijas motora virzienā.

Rūpnieciski attīstītajās valstīs jau tika izgatavoti simtiem tūkstošu komplektu dzirnavām gadā.... Sākta arī uzlaboto ekonomisko modeļu ražošana, kas galvenokārt paredzēti elektroenerģijas ražošanai. Šādu sistēmu jauda ir salīdzinoši maza, parasti nepārsniedz 1 kW, visbiežāk to bija paredzēts aprīkot ar riteņiem ar 2-3 lāpstiņu tipa lāpstiņām. Savienojums ar ģeneratoru notiek caur reduktoru. Enerģijas uzkrāšanai šādās sistēmās tika izmantotas mazas un vidējas jaudas baterijas.

Būvējot dzirnavas, jāņem vērā vairākas nianses.

Ir svarīgi ņemt vērā asmeņu rotāciju. Tāpēc tuvumā nedrīkst būt svešas ēkas un būves. Vēlams izvēlēties līdzenu platību, pretējā gadījumā ēka var būt šķība. Vietne ir atbrīvota no visas veģetācijas un citām traucējošām lietām. Viņi arī ņem vērā, kā viss izskatīsies ārēji.

Jūs pat varat uzbūvēt vējdzirnavas no saplākšņa, izturīgas plastmasas vai metāla. Neviens arī neaizliedz tos apvienot. Taču, neskatoties uz to, klasiskā pieeja ir optimāli pieskaņota koka dēļa, kokmateriālu, saplākšņa izmantošanai. Hidroizolācijai tiek izmantots polietilēns, bet jumtam – jumta materiāls. Tāpēc mums nepieciešami arī āmuri un naglas, urbji, zāģi un citi instrumenti koka celtniecībai: ēveles, leņķa slīpmašīnas, kausi un otas.

Neskatoties uz vairuma vējdzirnavu dekoratīvumu, būvniecības shēma joprojām ietver pamatu sagatavošanu. Cauruma rakšana un javas ieliešana nav obligāta. Tas ir pilnīgi pietiekami, lai izmantotu stieņa vai baļķu izkārtojumu. Parasti dizains ir tuvu trapecveida formai. Iekšējais un ārējais rāmis ir savienoti, izmantojot vertikālus stabus, kas novietoti noteiktā leņķī.

Pārklājot konstrukciju, pievērsiet uzmanību logu un durvju atverēm. Svarīgs ir arī asmeņu stiprinājuma punkts. Durvis tiek uzstādītas ar papildu stiprinājumiem. Sijas ar asmeņiem var pastiprināt ar stieni. Apšuvums iespējams ar jebkuru materiālu, kas nodrošina hermētiski noslēgtu virsmu, krāsainākais ir koks.

Jumta forma tiek izvēlēta individuāli. Gluds un taisns pārklājums nav sliktāks par leņķa komplektu. Jumta materiāla slānis nodrošinās pietiekamu hidroizolāciju. Priekšējais jumts tiek iegūts, izmantojot dēļus vai saplāksni. Nav nepieciešams izmantot vairāk dekoratīvās apdares.

Dzirnavas jānovieto uz sausas, sagatavotas vietas. Enkuri tiek izmantoti pēc vajadzības, lai nodrošinātu enkura stingrību. Noteikti pārbaudiet likumus un noteikumus, lai nerastos problēmas. Jebkurā gadījumā tiek ievēroti arī ieteikumi par elektrodrošību un zemējumu. Ir nepieciešams pieslēgt ģeneratoru caur noteiktas sekcijas vadiem un "ielas" izolācijā.

Rodas dzirnavas, kas atrodas netālu no Mandrnaki ostas, ļoti ilgu laiku smalcināja graudus, kas tika nogādāti tieši ostā pa jūru. Sākotnēji tie bija 13, pēc citiem avotiem - 14. Bet tikai 3 ir saglabājušies līdz mūsu laikam un tiek saglabāti kā pieminekļi. Ēlandes salā situācija ir aptuveni tāda pati - 2000 dzirnavu vietā izdzīvoja tikai 355. Pagājušā gadsimta sākumā tās tika demontētas, jo nepieciešamība pazuda, par laimi, skaistākās ēkas saglabājās.

Tāpat ir vērts atzīmēt:

• Zaanse Schans (uz ziemeļiem no Amsterdamas);

• Mikonas salu dzirnavas;

• Konsuegras pilsēta;

• Kinderdijk dzirnavu tīkls;

• Irānas Naštifana vējdzirnavas.