Макет ветряной мельницы

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

дополнительного образования детей Станция юных техников

города Каменск-Шахтинский

Творческий проект

«Макет ветряной мельницы»

Автор:

Смолева Софья

ученица 4 класса

объединение « Начальное спортивное моделирование»

Руководитель:

Царева Валентина Анатольевна

педагог дополнительного образования

МБОУ ДОД СЮТ

Содержание

1. Аннотация 4

Цели и задачи проекта 5

1. История создания ветряной мельницы 5

2. Ветряные генераторы в современном мире 7

3. Создание макета ветряной мельницы 10

4. Источники информации 12

Фото макета ветряной мельницы.

1. Аннотация

В целом экологическая ситуация в мире такова, что природные ресурсы постепенно истощаются, и в скором времени такое решение, как ветряные мельницы, станут самой настоящей реальностью во всем мире.

Ветряная мельница – аэродинамический механизм, который выполняет механическую работу за счет энергии ветра.

Достоинство ветряных мельниц - генераторов это, экологически чистый, надежный, безопасный и автономный источник, энергии, для старта и дальнейшей работы требуется, ветер со скоростью 1 м/сек. Всегда находится по ветру, что не влияет на его производительность, при смене ветряного потока.

Макет ветряной мельницы может быть использован как наглядное пособие для демонстрации получения электричества нетрадиционными способами, а также как игрушка – светильник в детской комнате. После небольшой доработки, подсоединения шнура питания, для зарядки мобильного телефона. Мощности данного генератора вполне достаточно.

Актуальность проекта заключается в изучении и использовании нетрадиционных, источников энергии в простых игрушках для полезных дел.

Цель проекта

• Изучение влияния ветра в жизни человека.

• Наблюдение за природными двигателями (ветер, вода).

• Опытно-экспериментальная деятельность.

Задачи проекта

• Формирование мировоззрения на законы природы.

• Развитие интереса к технике, умение пользоваться технической литературой.

• Развитие инженерно-технических и конструкторских способностей обучающихся.

1. История создания ветряной мельницы

На протяжении долгого времени ветряные мельницы, наряду с водяными мельницами, были единственными машинами, которые использовало человечество. Ветряная мельница на Руси появилась не позднее XV столетия. Достоинством ветряных мельниц является то, что они строились из доступного материала – дерева. Технология строительства была несложной, поэтому хороший плотник с помощником мог построить мельницу за короткое время. По словам известного архитектора А.В. Ополовникова, старинные ветряные мельницы – «это клад крестьянской мудрости и смекалки, венец крестьянской инженерной мысли». Главным элементом ветряной мельницы был ее механизм. Под напором ветра через сложную систему шестеренчатых передач и вертикальный столб движения крыльев передавалось на жернова – сердце мельницы.

Ветряные мельницы на Руси.

История создания ветряных мельниц, как ни странно, не имеют ничего общего с Голландией, как многие считают. На самом деле, ветряные мельницы существовали в Иране еще в седьмом веке. А в Иран в свою очередь ветряные мельницы попали из Китая. Классическая ветряная мельница с горизонтальным ротором и удлиненными четырехугольными крыльями является широко распространенным элементом пейзажа в Европе, на ветряных равнинах северных регионов, а также на побережье средиземного моря

.

Ветряные мельницы в Иране. Ветряные мельницы в Киндердайке.

19 ветряных мельниц в Киндердайке включены в список мирового наследия ЮНЕСКО. Они располагаются в два ряда на берегу рек Wedernara и Oderward. Хотя сейчас они не имеют практического значения, но они находятся в рабочем состоянии и представляют большой интерес для туристов.

С развитием в 19 веке паровых машин использование мельниц, постепенно стало сокращаться.

1. Ветряные генераторы в современном мире

На основе природных наблюдений, связи времен, опыта - если ветер способен гонять стаи туч, почему бы не использовать его энергию на другие полезные дела. Поиски ответа на этот вопрос привели инженеров к созданию ветряного генератора. Это устройство обычно состоит из генератора, высокой башни, лопастей, которые вращаются за счет воздушного потока, аккумуляторной батареи и системы электронного управления.

Ветрогенераторы применяются для получения электроэнергии и в наши дни, имеют ветряное колесо с лопастями, направленное на ветер с помощью специальных двигателей, управляемых компьютерами. Высота мачты промышленных ветрогенераторов варьируется в диапазоне от 60 до 90 метров. Ветряное колесо совершает 10 - 20 оборотов в минуту. В некоторых системах присутствуют подключаемая коробка передач, позволяющая ветроколесу вращаться быстрее или медленнее, в зависимости от скорости ветра. Все современные ветрогенераторы снабжены системой возможности автоматической остановки на случай слишком сильных ветров. Технические принципы ветровой энергии России оцениваются свыше 50 000 миллиардов КВТ/ч в год. Экономический потенциал составляет примерно 260 млрд. КВТ/ч. в год, то есть около 30% производства электроэнергии всеми электростанциями России.

Ветрогенераторы на Побережье Пиренейского полуострова.

В современных конструкциях вместо сложного шестеренного механизма, изготовленного из дерева, используются иные устройства для передачи вращения, Сегодня только на Побережье Пиренейского полуострова работают несколько десятков мельниц, в них использованы фрикционные вариаторы - редукторы, преобразующие направление вращения, а также обеспечивающие нужную скорость вращения рабочего вала. В Норвегии и Исландии применяются несколько иной привод, там работают конические шестерни, изготовленные из бронзы. На улице 21 век, но ветряные мельницы, переконструированные в ветряные генераторы, все равно находят свое применение в наше время.

Получение электроэнергии из нетрадиционных, альтернативных источников становится сегодня все более популярными. Люди ищут способы получения электроэнергии. При этом широко используется энергии солнца и ветра, как неиссякаемых и практически бесплатных природных ресурсов. Ветряные генераторы являются удобными и экономичными установками, при этом полностью экологичными, они не выбрасывают в атмосферу вредные отходы, в них не используется бензин или дизельное топливо.

Ветрогенераторы в Норвегии.

Ветрогенератор это вариант для тех, кто мечтает об автономном доме и тех, у кого нет возможности, подключится к существующей электромагистрали. Назначение подобной установки в том, чтобы преобразовывать кинетическую энергию в электрическую.

Какой мощности ветрогенератор выбрать, чтобы хватило электроэнергии на следующие запросы потребителя:

300 – 500 Ватт – обеспечат зарядку мобильных устройств, просмотр телевизора или освещение нескольких помещений.

5 КВт – обеспечат работу стиральной машины, электроплиты, микроволновой печи, холодильника и другой бытовой техники.

10 КВт – электроэнергией будет обеспечен полностью частный дом или коттедж.

1. Создание макета ветряной мельницы

Для изготовления макета ветряной мельницы – генератора использовали следующий инструмент и материал:

1. Картонные коробки.

2. Деревянные рейки сечением 5х5мм.

3. Фанера толщиной 3мм.

4. Моторчики и шестеренки от детских игрушек.

5. Выключатели и провода.

6. Три пальчиковых батарейки напряжением 4,5 вольт.

7. Скульптурный пластилин.

8. Лак на водной основе.

9. Канцелярский нож, ножницы для бумаги, электрическая дрель

10. Клеевой пистолет.

Для форм каркаса мельницы использовали картонные коробки подходящих размеров. В макете их всего три формы, нижняя часть - основание, средняя часть, и башня. Все формы макета оклеены деревянными рейками сечением 5х5мм.

Ветряное колесо диаметром 40 см, которое закреплено на валу редуктора, составляет четыре лопасти склеенных из реек разного сечения. Окна и двери мельницы изготовлены из скульптурного пластилина. Весь макет покрашен лаком на водной основе.

В нашем макете ветряной мельницы - генераторе установлено два моторчика постоянного тока, первый моторчик будет эмитировать ветер (вращать ветряное колесо), а второй моторчик от детской игрушки установлен как генератор, источник электрического тока.

Чтобы посмотреть принцип работы ветряного генератора в помещении мы эмитируем ветер, т.е. включим вращение ветряного колеса через моторчик.

При вращении ветряного колеса, через понижающий механизм (редуктор), моторчик - генератор будет вырабатывать электрическую энергию, которая накапливается в накопителе - аккумуляторе. Далее электрическая энергия поступает к потребителю, в данном случае это лампочка на башне ветрогенератора.

Электрическая блочная схема соединений в макете.

1. Источники информации

1. П. Н. Андрианов. «Техническое творчество учащихся: пособие для учителей и руководителей кружков: из опыта работы» Москва. «Просвещение». 1986г.

2. А. Джексон, Д. Дэй. «Энциклопедия работ по дереву» Астрель. АСТ. 2005г.

3. А. П. Кашкаров. «Ветрогенераторы, солнечные батареи и другие полезные конструкции» Пресс. 2011г.

4. http://torba.inetvl.ru/l/node/20687 - Ветряк профессора Ложкарёва (журнал ЮТ 2-95).

5. http://svoy-vetrogenerator.ru - Ветрогенератор своими руками.

6. http://ideidetsploshad.info/publ/361-vetryanaya-melnica-iz-plastikovyh-butylok-fotourok.html - Ветряная мельница из пластиковых бутылок – фотоурок.

8