Первый пост темы: Toxik Post: #381116 От:15.07.2012 (17:38) Речь в ветке пойдет о портативном генераторе, который вполне по силам построить своими руками, мощность обещает быть приличной.
Кайт - тяговый воздушный змей, используемый в экстремальном спорте. Не так давно увлекся я этим спортом, так при хорошем ветре купол может разогнать "всадника" до 80 и более километров/час. Приличная скорость, приличная мощность, которую можно ощутить на собственной шкуре. Естественно, голова начала кубатурить, как использовать это для получения халявного электричества, за исключением нескольких нюансов, идея созрела 😀
В прошлом веке НАСА разрабатывали гибкое и легкое крыло, для спасения космических аппаратов, "побочным продуктом" этих исследований стал кайт NASA. По сути, плоский кусок тряпки, с привязанными к нему стропами. Изготавливается буквально за вечер, и повторяли его уже тысячи любителей, в том числе я пару раз делал.
Отличительной особенностью этого крыла является то, что не летать оно не может - достаточно малейшего дуновения ветерка, чтобы поднять такой змей в воздух. Потом, правда, в спортивных целях кайты трансформировались, и стали больше походить на парапланы на стропах, но это для спортивных целей, а для реализации этой идеи, пожалуй, большего ничего и не надо.
Чуточку теории, поскольку способ извлечения энергии из воздушного змея весьма специфичен... Значит, если встать задницей к ветру, то все, что видишь - ветровое окно. Причем, прямо спереди - его центр (чем ближе к центру, тем больше тяга кайта), а сверху, справа, слева - края ветрового окна. Там подъемная сила, создаваемая кайтом минимальна, и достаточна только для того, чтобы удерживать змей в воздухе. Верхняя точка ветрового окна - зенит. Запущенный змей, без управления, без перекосов, стремится занять это положение, при этом тяги змей почти не развивает.
Так же, тяга змея возрастает с увеличением его скорости, относительно ветра, если ветра маловато, тягу можно "намахать", заставляя змей летать в окне. Обычно используется движение по синусоиде, или восьмерки (вертикальные и горизонтальные) - чтобы стропы не перепутались.
Последний необходимый термин - кайтлуп, "мертвая петля", описываемая змеем, так же, дает тягу, но используется в кайтинге ограниченно, ибо перепутывает стропы - приходится делать кайтлуп в другую сторону (и получаются те самые восьмерки). Но для извлечения электроэнергии из энергии кайта - то, что доктор прописал.
Итак, электростанция представляет из себя два кайта, соединенных общей стропой, переброшенной через ролик. Кайты, будучи запущены, постоянно "крутят кайтлупы" в одну и ту же сторону. с земли, от блочка, через который стропа переброшена, будут эти кайты выглядеть как огромное ветряное колесо, вернее, только его лопасти, без ступицы. (мощность-то как раз и снимается с концов лопастей, тогда как ступица, часть лопасти рядом с ней расположенная и мачта обычных ветряков толку мало дают, скорее, дополнительное сопротивление оказывают, попросту, парусят).
Но, при внешнем отдаленном сходстве с ветряком, эта пара кайтов будет името больше степеней свободы. Кайт, находящийся в зените будет иметь гораздо меньшую тягу, нежели кайт, пролетаюший в глубине ветрового окна, и кайт, спускающийся вниз, так же, будет иметь большую скорость и тягу, чем тот, что поднимается вверх, т.е. кайты будут попеременно друг друга перетягивать (связаны-то они общей стропой, перекинутой через блок)... Вот с этого блока мы и будем снимать энергию! В самом простом варианте - он насажен на вал генератора, который крутится то в одну, то в другую сторону, правда, придется дать возможность генераторному блоку свободно вращаться вокруг горизонтальной оси, чтобы стропы не перепутались после нескольких кайтлупов. Более сложный вариант - передача с 2 обгонными муфтами, чтобы вращение с блока в разные стороны преобразовывалось во вращение вала генератора, в одну сторону, но это - вполне решаемая механическая задача 😀
Синхронность вращения кайтов решается просто - их стропные системы соединены отрезком стропы, ограничивающей радиус кайтлупов. Тут нужно покумекать, но я знаю, куда и как примерно ее нужно привязывать, чтобы она взяла "управление" системой на себя. Это можно реализовать без вспомогательных механизмов и электронных систем управления.
Что имеем, и чем это лучше традиционных ветряков?
1. Мачта - не нужна, станция получается компактной и мобильной.
2. К слову о мобильности, кайты не имеют жесткого каркаса, и в сложенном состоянии оба, вместе со стропой, уместятся в маленьком рюкзачке. Наземная же часть станции по размерам будет даже меньше бензогенератора соответствующей мощности, т.е. станцию, киловатт на 10 вполне сможет перевести обычная легковушка в багажнике, а установить и получать электричество уже через 10 минут - один человек..
3. Я писал именно про кайты НАСА из-за их простоты и дешевизны, главным образом. Изготовить за выходной пару таких кайтов, размером по 10-12 метров квадратных, под силу даже человеку, никогда прежде дела с кайтами не имевшему, и обойдется это дело по деньгам - в пределах 1000 деревянных за кайт.
4. Работать будет только один кайт в каждый момент времени, но отдаваемая им энергия сопоставима с ветряком такой же площади, такого же радиуса как кайтлупы, и "задранного" на такую же высоту. Т.е., примерно 20 метров на 30-40 метровой мачте, с площадью в 10 (а то и 20, 40) метров квадратных - вполне "взрослый" ветряк - построить что-то аналогичное, но "традиционное", да еще за такие деньги - вряд ли это возможно.
5. Наса - однослойный кайт. Как я уже писал, летать он начинает даже при самом минимальном ветре - 1-2 м/с уже достаточно. Следовательно, и электростанция сможет работать практически с одинаковой эффективностью в любой ветер. Тем более, что компактность кайтов в сложенном виде и дешевизна позволяют иметь в запасе 2-3 комплекта кайтов со стропами, разного размера. Совсем слабо дует - запустил 20 метровые змеи, обещают сильный ветер - 5 метровые, но в "киловаттах" потерь нет.
Наконец, если предусмотреть возможность крутить генератор и от ДВС, на случай полного штиля, который пусть и очень редко, но бывает, ну, плюс аварии, или время, пока одни кайты на другие меняются, то энергию такая станция сможет вырабатывать практически постоянно 😀
З.Ы. ПИСАЛ В МАШИНЕ, РИСУНКАМИ ДОПОЛНЮ, НО ПОЗЖЕ, КОГДА ДО НОРМАЛЬНОГО ИНЕТА ДОБЕРУСЬ.
Ты меня не понял. Уточняю еще раз : Я спрашивал не о варианте с нырками кайтов, а без оного, как показано на рисунке с этажеркой на лебедке. Я про статический вариант, а не динамический, спрашивал.
Как кайт управляется - я знаю. А вот как сбросить тягу у "этажерки", ровно тянущей вверх на одной стропе, этого я не знаю пока. А очень хотелось бы..
"этажерка" - это просто несколько кайтов, вести она себя будет так же, как один, только тянуть приблизительно в N раз сильнее, где N - число кайтов в этажерке.
"ровно вверх" она ну никак тянуть не будет, вернее, чуть-чуть, из-за аэродинамического сопротивления. Кайт (воздушный змей)стремится занять положение в зените - край ветрового окна, "вверху и спереди" от запускающего. Чем лучше аэродинамическое качество, тем больше "вверху", и тем меньше "спереди".
Вертикальная составляющая тяги - равна массе кайта и строп, т.е. вся "тяга" в этом положении расходуется на преодоление гравитации - кайт почти не тянет. Почти - потому, что он - не идеальное крыло, и имеет лобовое сопротивление, но тяга "в зените" много меньше тяги в центре окна.
При запуске, кайт, а хоть и этажерка, идет по центру окна, взлетает, но при этом и стропа разматывается, т.е. угол между землей и стропой остается постоянным, или почти постоянным. Кайт при этом таки, движется относительно воздуха, и ТЯНЕТ.
Но вот, стропа размоталась, кайт продолжает взлетать, но при этом угол между стропой и землей растет. В итоге кайт останавливается в зените, и перестает двигаться - тяга минимальна. Начинаем подтягивать - кайт чуток залетает "за зенит", но при этом не падает, и тяги почти не имеет.
Вроде ничего непонятного... Просто запустить кайт из центра окна - сразу разницу в усилии почувствуешь... Когда только взлетает - тащит будь-будь, а когда в зените - держишь не напрягаясь.
О другом я спрашивал...
Значит, на том рисунке ( фотке), где "этажерка" на фоне бухты и города в небе висит, не статический вариант, а динамический, когда подтягиванием одной стропы кайты уходят вниз, а потом от другой стропы - вверх. Я то думал, что они на одной стропе парят.
Понятно, что угол атаки большой и кайты выходят в зенит, где тяга уменьшается. В точке зенита их подтягивают и потом опять пускают в сваливание-подъем, когда и снимается мощность с тросов.
Просто на одной стропе, наверно, этажерку из "зенитного" положения не вывести?
Просто на одной стропе, наверно, этажерку из "зенитного" положения не вывести?
Достаточно начать стравливать эту стропу - кайт снесет ветром вглубь окна. А дальше уже он, находясь в глубине окна, тянет стропу.
Только неэффективно это - скорость кайта относительно ветра падает, гораздо лучше было бы перевернуть его через ухо, чтобы кайт не сносился ветром, а пикировал.
А чем проще-то?
Во-первых, этажерка ни чем не лучше кайта эквивалентной площади, а в нештатных ситуациях, а-ля падение, резкий порыв ветра, да и мало ли что еще будет путаться. Один кайт расправится ветром сам по себе, а хоть и упадет, так не перепутается, а этажерка - практически наверняка. И разматывай потом пару сотен строп, привязанных к десятку тряпочек.
Во-вторых, если кайт один, то, скажем, минуту электростанция работает, потом две простаивает - придется ставить какой-то аккумулятор энергии, если же 2 кайта, то при таком же раскладе 2 минуты работает, и 2 периода по 30 секунд - простаивает. "аккумулятор" потребуется, но значительно меньший.
В-третьих, чтобы подтягивать кайт - нужно ставить на электростанцию двигатель, который будет кушать значительную часть от произведенной энергии. В варианте с 2-мя кайтами они перетягивают друг друга попеременно.
В-четвертых, полет кайта должен быть СОГЛАСОВАН с работой двигателя-лебедки. Не так просто научить машину "тянуть" когда кайт вверху, а "стравливать" - когда внизу, при том, что скорость и направление ветра могут здорово меняться, т.е. придется оснащать систему "мозгами" и сложной системой обратной связи. В моем же предложении вся система - один кусок стропы, и всегда будет тянуть тот кайт, у которого в данный момент энергии больше.
В-пятых, сам кайт-этажерка будет нужен хорошо управляемый, и для управления им придется "тянуть" к наземной станции как минимум две стропы, да еще и городить систему управления, чтобы эти стропы и сматывались/разматывались, и можно было "затянуть" одну из них, подруливая кайтом. следовательно, геморроя получим никак не меньше.
Вот еще мысль пришла - с энергетикой не связана, но работать судя по всему будет...
Что, если разом запустить два змея, причем на разную высоту? Скорости, да и направления ветра на различной высоте тоже различны, змеи эту разницу почувствуют, т.е. тяга и подъемная сила будет ненулевая.
Ну, грубо, если летя на параплане запустить еще и кайт на длинных стропах? Конечно, синхронизировать работу крыла и змея та еще задачка, но если реализовать, получится, что тягу кайта в некоторых случаях можно будет использовать для набора высоты на параплане...
Ветровые электростанции, в принципе, все работают. Ветер-то дует... И атмосферы, в принципе, много - ставь генераторы, казалось бы... Любого типа.
И вот тут возникает вопрос - какой тип лучше? А лучше тот, что дешевле. Который больше ватт на вложенный рубль выдавать сможет.
Ваша идея с колеблющейся мембраной обойдется, пожалуй, не дешевле традиционного ветряка, а "концентратор" так вообще крайне дорогое устройство, полезность которого сомнительна.
Кроме того, ветер сильнее на высоте - это факт, и придется вам это устройство на высоту "залупать" - это дополнительные расходы. Кайт лучше тем, что дешев и сам себя "поднимает".
Если говорить о колебаниях под действием ветра, то нужно все предельно упростить. Например, вбиваю ломик возле дерева, привязываю трос к его стволу. Ветер дует - трос натягивается, конструкция хороша тем, что дерево бесплатно, готово и уже установлено.
Если говорить о колебаниях под действием ветра, то нужно все предельно упростить. Например, вбиваю ломик возле дерева, привязываю трос к его стволу. Ветер дует - трос натягивается, конструкция хороша тем, что дерево бесплатно, готово и уже установлено.
А если срубить верхушку, и установить там ветряк... любого типа. По крайней мере на мачте с растяжками сэкономишь.
Имеет место быть) Правда, на непродолжительное время - верхушка гнить начнет, трухнуть... Причем быстрее, чем гнил бы столб из этого дерева, привязанный к бетонному пасынку, без корней.
Но, опять же, мачта в 50-100 метров для самодельщиков практически нереализуема, а для промышленникв - становится самой дорогой частью конструкции.
Этим кайты и лучше - 300 метров стропы (настоящей, качественной кевларовой стропы) обойдутся в 10-30 килорублей, т.е. уже реальные бабки, куда дешевле, чем установка "столбика", да и сами кайты будут не дороже примитивного деревянного или парусного ветряка, при гораздо большем аэродинамическом качестве.
Toxik Пост: 395746
Этим кайты и лучше - 300 метров стропы (настоящей, качественной кевларовой стропы) обойдутся в 10-30 килорублей, т.е. уже реальные бабки, куда дешевле, чем установка "столбика", да и сами кайты будут не дороже примитивного деревянного или парусного ветряка, при гораздо большем аэродинамическом качестве.
Да ты меня уже с самой первой страницы этой ветки убедил😊
Осталось приступить к экспериментам.
Присмотрел на сайте тренажерный кайт. К зиме куплю внуку, заодно сам поиграюсь 😛
И надо уже разрабатывать узел генераторный .
Присмотрел на сайте тренажерный кайт. К зиме куплю внуку, заодно сам поиграюсь
И надо уже разрабатывать узел генераторный .
А сколько лет внуку, какова его масса? В личку, если можно 😀
Просто ИМХО, тренажерные кайты в частные руки нафиг не нужны - они интересны в первые несколько часов, а после хочется ощутить силу ветра в руках - попрыгать, покататься, в общем, ощутить все то, для чего и нужен кайт.
А стоят пилотажки непростительно дорого. За эти деньги можно подобрать дешевый ученический кайт - в слабый ветер - пилотажка, в нормальный - полные штаны щщастья 😏
Но... продолжаю настаивать, что хотя внуку и стоит купить кайт, для генератора нужно будет его СДЕЛАТЬ. Потому как нужны змеи другого типа будут.
Либо НАСА (или однослойники) - для "взрослой" конструкции. Плюсы - они легкие, дешевые, и будут летать даже в самый слабый ветер. Ту же Насу можно за выходные вместе с внуком и изготовить 😀 Минусы - достаточно "вертлявый" кайт, отрегулировать и настроить все с ним будет сложнее, особенно пока не понятно, что настраивать.
Либо змей flowform - тоже достаточно простой и дешевый змей, один из самых устойчивых, предназначенных для запуска на одном леере. Именно их используют для подъема грузов (и даже людей) на высоту. Такого змея, правда, я сам пока не делал, но по отзывам - для первых экспериментов с электростанцией именно он и нужен 😀
Что до генератора - начинать стоит с автомобильного, ИМХО. Чтобы вращался попеременно в одну и другую стороны, заряжал аккумулятор.
Отписал, но, признаться, сомнение меня берет... Я катаюсь и прыгаю на кайте в 5 метров. Конечно, модель зверская, но и вешу я поболе парнишки в 8.5 лет... А главное, он растет - через год ему полюбому мал ваш кайт окажется, а "на вырост" брать - опасно(((
Возможно, купить ткани, веревки и строп (с сайта, ссылку на который я в ЛС скинул), и сделать НАСУ будет лучшей идеей - и по деньгам, и сам кайт, пока внук растет, можно будет несколько раз заменить.
Понравится ему - можно будет и нормальное оборудование купить, а для "просто попускать" Наса ничуть не хуже)
Я прежде всего о себестоимости и думаю. Не все определяется размером. Сделать мачту для солидного ветрушка намного дороже обойдется, чем на двух метрах высоты над землей поставить "тарельку" диаметром метров в 10. Нижнюю часть можно просто из грунта сбацать и "обтянуть" пленкой, к примеру или просто уплотнить. Это гораздо проще, чем ваять лопасти ветряка.
Относительно "змея" я вообще не спорю - дешевле трудно что-то придумать, если умеешь шить его - тем более.
О скорости ветра наверху - тоже согласен. И что здорово - нужен только трос, а не мачта.
Интересно, а если предположить, что вместо мягкого крыла на стропах мы сбацаем "планер-крыло" с хорошим удлинением? дадим ему радиоуправление на закрылки и пусть там крутит на одном тросе "круговой пилотаж".
Сделать мачту для солидного ветрушка намного дороже обойдется, чем на двух метрах высоты над землей поставить "тарельку" диаметром метров в 10. Нижнюю часть можно просто из грунта сбацать и "обтянуть" пленкой, к примеру или просто уплотнить.
Куда логичнее использовать уже имеющиеся "концентраторы", например, крышу здания. Или стену. У меня на родине есть дом, его называют "китайской стеной", так в месте между его торцом и соседним домом ветер дует всегда, причем сильнее, чем должен быть, раз в десять.
Но... твою "мембрану" из строя выведет первый же снегопад. Не подумал?
Да и разница между ветром возле земли и ветром на хорошей высоте - в несколько раз, не говоря уже про турбулентности.
Интересно, а если предположить, что вместо мягкого крыла на стропах мы сбацаем "планер-крыло" с хорошим удлинением? дадим ему радиоуправление на закрылки и пусть там крутит на одном тросе "круговой пилотаж".
А еще пипилац прикрутить, и пусть гравицапа электричество вырабатывает 🤢
Из планера получится неплохой змей, но он ТЯЖЕЛ и ДОРОГ, т.е. будет летать, но при хорошем ветре, а энергии даст никак не больше, чем кусок тряпки сходного размера.
Ну про закрылки и радиоуправление вообще молчу - бритва Окама, применимо к технике: Чем проще, тем лучше. Проще, чем ОДИН кусок веревки, управляющий сразу ДВУМЯ змеями ты вряд ли чего придумаешь, да и надежнее - тоже.
ну да.. тут уж трудно поспорить.
Насчет снега на концентраторе - не проблема совсем. Далее - все, что происходит наверху связано со своими трудностями. Да, ветер там сильнее, но когда вам хватает и от концентратора - высота уже не становится преимуществом. На земле все проще и доступней. Использовать "китайские стены" ( кстати, Великую "китайскую" стену вовсе не китайцы построили, а наши предки от китайцев 😀 ) - это единичные случаи. При достаточном диаметре "тарельки", в центре будет вполне достойное ускорение потока. Далее - движителем не вертушок же служит, а мембрана, которой не так требовательно приходится относиться к скорости потока вообще. Да и турбулентности не мешают вовсе. Даже наоборот. И мне намного проще сбацать такую "тарельку", чем змей пошить (имхо). Не робяты, что ни говори, а колебательные принципы все-таки эффективней... Просто пока мало идей по реализации этого принципа.
Так попробуй, в чем проблема? Растянуть кусок полиэтилена на ветру сложно?
Только вот когда я с колебаниями ткани на ветру, как ты предлагаешь, сталкивался, так они очень легко останавливаются. В детстве мамка приходила, и развевающиеся на ветру простыни снимала с веревки - легко, не борясь с ними.
Что логично - твоя мембрана взаимодействует с ограниченной прослойкой воздуха, имеющей малую массу и энергию, потому и отдача маленькой будет.
Что до колебаний - они обманчивы. Амплитуда велика только в том случае, когда отвода энергии "вовне" нет, или он мал. Дерни струну на гитаре - звучит. Дотронься пальцем - тут же замолкнет. Начни на качелях шаркать ногой по земле - тут же остановятся.
Причем энергии-то в колебаниях не больше - взведи пружину, и она будет иметь ту же энергию, что и маятник с этой пружиной, подними груз на высоту, и в нем столько же энергии, как в колеблющемся маятнике с этим грузом, поднятым на такую высоту. Причем потерь энергии у маятников больше.
Резонанс и колебания, бывает, нужны, но это только в том случае, когда они подпитываются "неявной", или "размазанной" энергией, ибо позволяют накопить эту энергию малыми порциями. Но в случае с ветром - энергия более чем явная.
Что до мембраны - вы, увы, изобрели велосипед. Море - лучшая "мембрана", чем вы сможете сделать, а ее колебания - волны. И проекты волновых электростанций существуют, но энергии много они дать не смогут.
Дело в том, что снятие простыни с веревки не затрагивает сути, т.е. энергии, которая концентрируется на конце. Лично я несколько раз видел, как бельё на веревке просто рвалось в лохмотья на конце, который хлобыстал. Думаю, что никакая мама такого усилия не сможет приложить 😀
Концентрация может быть различной. Можно снимать поперек потока много энергии и направлять её в одном направлении - на конец "крыла" ("колбасы", "простыни").
Размеры "крыла" могут быть какими угодно большими, лишь бы было на что его подвесить. Но это не требует вращений и запусков и просто изготовить и не дорого. И не обязательно высоко задирать. Сконцентрировать и собрать энергию ветра можно и у земли. лишь бы хватало её в сумме. Я потому и предложил концентратор - "блюдце", что с его помощью можно "собрать" , сконцентрировать поток. Мы знаем, чем выше скорость его, тем меньшими "крыльями" по площади можно собирать энергию. Поэтому тут уже не критично, что мембрана не большая. Даже наоборот. Кроме амплитуды и массы есть еще и частота ( скорость). А как мы знаем, энергия за счет скорости возрастает в квадрате (!), а за счет массы - увы... - "квадрата" нет.
Построить "блюдце" не так просто, как вы думаете. Все дело в том, что затраченная на его возведение энергия зависит от объема, т.е. затраты между пяти метровой тарелкой и десяти метровой будут отличаться в 8 раз (один камаз грунта, или 8, грубо говоря), и достаточно большую тарелку-концентратор построить куда сложнее, чем поставить мачту.
Кроме того, большая часть воздуха пойтет "по сторонам", и лишь меньшая "над тарелкой", т.е. где у вас мембрана. Эффективность для меня сомнительна.
Сконцентрировать и собрать энергию ветра можно и у земли. лишь бы хватало её в сумме.
Я писал на первых страницах темы, что НАСА летает ВСЕГДА, т.е. когда на уровне земли скорость ветра полный ноль - ни травинка не шелохнется, на вытянутых стропах он есть, причем достаточно, чтобы удержать кайт.
Разница в скорости у земли и на высоте в 3-5, а иногда и больше раз. И даже если вы сделаете концентратор, ускоряющий ветер в 5 раз - смысла нет, он ни чем не лучше будет, чем мачта
Дело в том, что снятие простыни с веревки не затрагивает сути, т.е. энергии, которая концентрируется на конце. Лично я несколько раз видел, как бельё на веревке просто рвалось в лохмотья на конце, который хлобыстал. Думаю, что никакая мама такого усилия не сможет приложить
Да нет там усилия. Эффект кнута. У меня есть кнут, при щелчке кончик развивает сверхзвуковую скорость, хотя рукой двигаешь медленно... Просто волна идет по кнуту, толщина его уменьшается, и масса "оставшегося до конца" тоже, причем резко. Вот из-за нехватки массы и проявляет себя энергия в виде скорости.
Но при этом можно спокойно держать кончик кнута, когда кто-то пытается щелкнуть - из рук он не вырвется.
Что до "концентраторов" ветра - стоит обратить внимание на змеи flowform - "зев" у них будь-будь, и представляет из себя змей - конус, с отверстиями для выхода лишнего воздуха. В некоторых моделях конуса открытые, и воздух, уплотняясь и разгоняясь, выходит сзади.
Если сделать достаточно легкие генераторы, то их можно будет поставить в эти воздухозаборники, а змей будет поднимать их вверх. При этом, если заставить змея не висеть, а летать (по кругу ли, восьмерками ли) - его собственная скорость относительно воздуха увеличится.
Посмотри вот тут: [ссылка]
Сейчас мы о разном принципе говорим, если принять во внимание материалы по ссылке. Ты о стационарных системах. Я - о квазистационарных.
Рязанец |
Post: #395153 - Date: 02.10.12(23:14)
