Десять лет назад Мразек написал студенческую работу о проектировании и создании небольшой горизонтальной ветряной турбины. Последовательность действий была примерно следующей:

написал простую программу, которая численно решала уравнения для определения правильных параметров турбины.
Импортировал данные в программный комплекс САПР и разработал модель.
Вручную изготовил лопасти турбины из пенополистирола, используя резку с помощью горячей проволоки.
Прикрепил лопасть к балке из пружинной стали и покрыл ее нетканым материалом, пропитанным дисперсионным клеем. Материал выдержал эксплуатацию на открытом воздухе в течение четырех лет без видимых повреждений.

Технология работала, но была трудоемкой и неточной.

Старый метод изготовления лопастей включал в себя ручную резку кусков пенополистирола с помощью горячей проволоки.

Новый подход

Проектирование

В первую очередь, инженер обратился к программе для проектирования ветряных турбин QBlade.

QBlade позволяет сохранять данные о лопасти в простой текстовый файл. Мразек написал плагин, который берет этот файл и создает базовую, легко изменяемую модель лопасти.

Турбина имеет три лопасти диаметром 1,5 м.

Внешняя толщина лопасти составляет 1,2 мм. Внутри нее расположены диагональные ребра на расстоянии 30 мм друг от друга.

Печать

Каждая лопасть была разделена на 4 сегмента примерно по 190 мм. Печать заняла около 12 часов.

Технология: послойное отверждение жидкого фотополимера — SLA.

Материал: смесь ABS-подобной смолы Siraya Tech Fast и смолы Siraya Tech Tenacious, которая часто используется для придания модели большей прочности.

Вес одной напечатанной части лопасти составил 158 г.

Крышка ступицы турбины

Простая конструкция состоит из двух компонентов. Разъединяя части,

можно получить доступ к винтам на металлической ступице, которые удерживают лопасти.

Сборка лопасти

Сложность заключалась в том, чтобы приклеить отдельные части лопасти к стальной балке, соблюдая правильный угол поворота и точность расположения. Потребовалось распечатать шаблоны для выравнивания:

слева: ограничитель;
справа: оснастка для установки правильного угла поворота.

Шаблоны позволили нанести клей на все детали, прикрепить их к балкам, собрать балки со ступицей, а затем установить всю турбину на эти приспособления и положить на нее грузы.

Выравнивание

Для сборки требовалось выровнять турбину. Мразек использовал три старые мраморные плиты и строительный уровень.

Затем оставалось лишь быстро нанести клей на стальные балки, прикрепить к ним напечатанные детали и выровнять их с помощью шаблонов.

Финальная доработка

инженер просверлил отверстия в пластиковых деталях и балках для двухмиллиметровых штифтов, чтобы лопасти не отвалились, если клей разрушится;
приклеил небольшие крылышки на кончики лопастей, чтобы уменьшить шум.

Результат

Турбина легко запускается и чутко реагирует на изменения скорости ветра.

Источник

Узнайте стоимость вашего проекта

Заполните форму — мы рассчитаем стоимость вашей задачи и ответим на все вопросы