ГЭС БЕЗ ПЛОТИНЫ
ЮТ Для умелых рук 1982 №6Что значит по сравнению с гигантской ГЭС, построенной на Енисее или Волге, самодельная электростанция мощностью в несколько сот ватт! И стоит ли вообще строить подобные, когда всю нашу страну вдоль и поперек пересекают ажурные мачты высоковольтных линий электропередачи! Не будем торопиться с ответом. Вспомним несколько примеров из жизни.
Вот на берегу маленькой речки раскинулась летняя база труда и отдыха. Как быть в этом случае с освещением! Электрический фонарик - вещь, конечно, надежная, но даже десяток их не сможет осветить сразу все палатки, а уж тем более территорию вокруг. Или Другой пример. Колхозный сад, бахчу или приусадебный огород надо регулярно поливать. Вода есть в ближайшей речке. С помощью электрического двигателя качать воду оттуда может насос
А привести его в действие сможет ваша самодельная электростанция. Пусть вас не смущает слово "самодельная". ГЭС, которую мы предлагаем вам собрать, не имеет ни плотины, ни машинного зала. Внимательно разберитесь в принципе работы электростанции, а потом вместе с друзьями возьмитесь за се изготовление. И тогда в море электроэнергии вольется пусть небольшой, но ваш сэкономленный ручеек.
Известно, что электричество вырабатывает генератор, вал которого вращает ветер, пар или просто бензиновый двигатель. Двигатель нашей самодельной электростанции устроен просто: на длинном стальном тросе, перекинутом с одного берега речки на другой, укреплена гирлянда гидророторов. Поток воды вращает их, а вместе с ними и трос. Если соединить конец троса с генератором постоянного тока, генератор начнет вырабатывать электричество. А если к тросу присоединить вал насоса, он будет еще и качать воду на пришкольный или приусадебный участок, огород, бахчу.
Мощность такого двигателя зависит не только от скорости течения реки, но и от числа гидророторов, их размеров. Следовательно, присоединяя к тросу дополнительные пары гидророторов, мы можем пропорционально ее увеличивать. Примерно так и поступили школьники села Ляды Псковской области, когда несколько лет назад познакомились с идеей изобретателя Б. С. Блинова. Расчетом и советами ребятам помогал руководитель кружка юных воировцев Георгий Васильевич Ткачев. Вырабатываемую энергию своей электростанции ребята использовали для освещения классов и улицы, для снабжения школы водой.
Мы приводим чертежи двигателя, который будет вращать генератор от легкового автомобиля. Напряжение, вырабатываемое генератором, - 12 В, а мощность - до 150 Вт.
Прежде чем приступать к постройке гидростанции, в ремонтной мастерской или в магазине, где продаются запасные детали и узлы к автомобилям, подберите генератор. Заготовьте материалы: трос, доски, кровельное железо, стальной пруток и полосы. Заранее подберите место, где будет установлена электростанция. Желательно, чтобы это был прямой участок реки с чистыми, не заросшими кустарником берегами. На выбранном участке длиной 15-20 м наметьте два поперечных створа и, пользуясь поплавком, например щепкой, определите скорость течения. Бросьте поплавок в воду немного выше верхнего створа и по секундомеру отсчитайте время, за которое поплавок проплывет расстояние от верхнего створа до нижнего. Бросая поплавок на разное расстояние от берега, сделайте несколько таких замеров. А потом подсчитайте среднюю скорость течения реки. Если она не меньше 0,8 м/с, смело приступайте к строительству.
Длину троса вам подскажет ширина реки. Все остальные узлы и детали даны на рисунках. Мы расскажем о том, как лучше сделать наиболее сложные из них.
Каждый гидроротор состоит из двух полуцилиндров, ограниченных дисками и смещенных относительно друг друга. Гидророторы попарно прикреплены к тросу (все узлы крепления показаны на позиции 6). В каждой паре один гидроротор повернут относительно другого на угол 90°. Это сделано для того, чтобы получить равномерное вращение каждой пары, иначе трос будет закручиваться рывками. Трос все время растянут и в таком положении передает вращение на генератор, находящийся на берегу.
Береговые опоры - это доски и короткие бревна, врытые в грунт и связанные между собой стальными полосами (позиция 9). На одном берегу на такой опоре устанавливают генератор с редуктором (см. левую половину рисунка), а на другом - свободную опору с упорным подшипником (позиция 7) и крюком (позиция 8), которые позволяют тросу вращаться.
Конец троса, идущий к генератору, перекинут через ролик (позиция 2) и закреплен стяжками (см. сечение А-А). Ролик крепится к выходному валу редуктора тоже крюком (позиция 1).
Установленная поперек течения речки гирлянда держится на поверхности, почти не выступая над ней.
Когда нужно снять гирлянду, вынимают чеку из отверстия в крюке (позиция 8) и снимают узел упорного подшипника вместе с концом троса. Снятую гирлянду укладывают по течению речки вблизи от берега.
ВНИМАНИЕ!
ВО ИЗБЕЖАНИЕ НЕСЧАСТНОГО СЛУЧАЯ НЕОБХОДИМОПОМНИТЬ, ЧТО В МОМЕНТ СНЯТИЯ ГИРЛЯНДЫ С КРЮКА ТРОС РАСКРУЧЕН НЕ ПОЛНОСТЬЮ. ТОЛЬКО ЧЕРЕЗ 20-30 СЕКУНД ПОСЛЕ СБРОСА ГИРЛЯНДЫ ЕГО МОЖНО БРАТЬ В РУКИ.
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ И УЗЛОВ
ТРОС (позиция 4), как вы уже поняли, играет роль гибкого вала. Он металлический, диаметром 10 мм. Его длина должна быть процентов на 10- 15 больше ширины речки. Трос должен иметь законцовки: на одну опирается упорный подшипник, установленный на свободной опоре, через вторую на трос надеваются гидророторы. Обе законцовки пропаиваются оловом или твердым припоем.
Начнем с конца троса, через который надеваются гидророторы. Прежде всего покрепче стяните его тремя витками стальной проволоки диаметром 0,2-0,5 мм, чтобы он не расплелся. Прежде чем пролудить конец троса, опустите его в бутыль с паяльной кислотой (соляная кислота, травленная цинком), а затем - в тигель с расплавленным оловом. ВНИМАНИЕ! РАБОТУ ПРОВОДИТЕ В ЗАЩИТНЫХ ОЧКАХ И ФАРТУКЕ. Операцию повторите 2-3 раза, пока не образуется сплошная пленка припоя. Лишь после этого снимите витки проволоки и конец опилите до диаметра троса. Наконечник закруглите, чтобы его было удобнее продевать через диски гидророторов.
Под второй конец троса на токарном станке выточите втулку, внутренний диаметр которой равен диаметру троса, а толщина стенки - 1,5-2,5 мм. Вставьте во втулку стальной стержень и в таком виде зажмите в тисках. Заостренным концом молотка короткими, но не сильными ударами отогните борта втулки на 45°. Затем наденьте ее на конец троса и, чтобы она пока не мешала, продвиньте немного вперед. Каждую проволочку троса на длине 20 мм согните вдвое и пролудите. Трос готов.
УЗЕЛ УПОРНОГО ПОДШИПНИКА (позиция 7) состоит из обоймы, подшипника и крепежной скобы.
Обойму подшипника лучше изготовить из водопроводной трубы, внутренний диаметр которой равен диаметру упорного подшипника. Длина отрезка трубы 135 мм. С одного конца заложите в нее оправку, равную внутреннему диаметру трубы, и на наковальне или на толстой плите ударами молотка сплющите (лучше предварительно трубу разогреть докрасна). Затем просверлите отверстия диаметром 12,5 и 4,2 мм и закруглите края напильником.
Упорные подшипники подберите готовые, от старых авто- или сельскохозяйственных машин.
КРЕПЕЖНУЮ СКОБУ (см. сечение А-А) сделайте из стальной проволоки диаметром 6 мм. Разрежьте ее на куски длиной по 60 мм и запилите концы. Потом плашкой нарежьте резьбу М6 на длину 10 мм. Полученный стержень согните - скоба готова. Скобу упорного подшипника (см. сечение Б--Б) делают так же.
ПОРЯДОК СБОРКИ. Наденьте на трос подшипник и продвиньте его до упора (до втулки). Вложите его в обойму и скрепите крепежной скобой. Чтобы в подшипник не попадал песок, между ним и скобой проложите фетровую прокладку.
ГИДРОРОТОР (позиция 5) состоит из пар дисков и полуцилиндров, изготовленных из кровельного железа толщиной 0,5-0,8 мм. Начнем с того, как делать диски. На листе кровельного железа прочертите окружности. По рискам ножницами по металлу аккуратно вырежьте заготовки, а потом, чтобы увеличить жесткость и, кроме того, не порезаться, согните в два приема края заготовок. Сначала под прямым углом заготовка станет похожей на крышку от коробки из-под гуталина. Затем в тисках отогните борта молотком полностью. Получится утолщенная кромка.
Вырезать прямоугольные заготовки для полуцилиндров не составит труда. Дополнительную прочность им придадут стальные спицы диаметром 3 мм, которые надо закатать в края. Как это делается, показано на рисунках. Кроме того, боковые края заготовок надрежьте до штриховых линий и согните на оправке под углом 90°. А потом на круглом полене диаметром 80-100 мм согните заготовки в полуцилиндры.
Полуцилиндры и диски скрепите между собой заклепками, винтами или точечной сваркой. Гидророторы готовы. Но прежде чем надевать их на трос, сделайте прорезные накладки и скобы (см. позицию 6).
Прорезная накладка - это диск, диаметр которого меньше диаметра диска ротора. Изготовление накладок аналогично изготовлению дисков. Все заготовки должны иметь центральное отверстие, через которое проходит трос, и паз для скоб. Чтобы получить паз, сначала расширьте половину центрального отверстия готовой заготовки полукруглым напильником до окружности диаметром 16 мм, а потом сделайте в дисках пропилы длиной 18 мм. Но так как обычное ножовочное полотно в таксе отверстие не пройдет, сточите его на наждаке под ширину 15 мм. Ширину паза расширьте надфилем до размера 2,8 мм.
Скобы 70x40 мм вырежьте из стальной полосы толщиной 2,5 мм. Вдоль продольной оси каждая скоба должна иметь полукруглый паз глубиной 4 мм. Чтобы его было проще сделать, нагрейте заготовку на огне до красного каления, положите на тиски и через накладку ударами молотка осадите металл до требуемой глубины.
СОЕДИНЕНИЕ ГИДРОРОТОРОВ. Гидроротор со скобой входит в вырез накладки. В каждой паре, напоминаем, один из гидророторов должен быть развернут на 90°. Трос жестко притянут болтовой дужкой к стягивающей скобе. Осевое перемещение прицепного гидроротора ограничено мягкой проволокой, которая одной стороной продета в дужку, а второй закреплена на шайбе. Такое соединение обеспечивает передачу мощности с гидророторов на трос, а также необходимую свободу при перемещении одного гидроротора относительно другого.
КРЮКИ (позиции 1 и 8) изготовьте из стального прутка диаметром 16 мм. Прежде чем сгибать заготовку, нагрейте ее. В крюке ролика (позиция 1) просверлите отверстие диаметром 2 мм под шплинт; в крюке упорного подшипника - диаметром 4,2 мм под чеку.
РОЛИК (позиция 2) выточите на токарном станке или склепайте из трех дисков - одного толщиной 10 мм и двух других - по 3 мм. Материал - сталь, латунь.
КОЛ (позиция 10) выстругайте из твердого дерева и набейте на него стальные кольца - отрезки трубы с внутренним диаметром 28 мм. Вместо деревянного кола можете взять отрезки стальных труб, вбив в них заглушки с наконечниками, как показано на рисунке.
УСТРОЙСТВО ПЕРЕДАЧИ. Трос должен вращаться со скоростью 3-4 оборота в секунду. Генератор же может вырабатывать электрический ток при 1000-1500 оборотах в минуту. Чтобы получить
такую частоту вращения на генераторе, нужен повышающий редуктор с передаточным отношением от 5 до 10. Его можно сделать самим или приобрести в магазине.
ПРАКТИЧЕСКИЕ СОВЕТЫ. Вы изготовили детали, собрали узлы и наконец установили их на береговых опорах. Через реку перекинули трос с гидророторами - электростанция начала вырабатывать электрическую энергию. Немного, всего 150 Вт, но и этого количества вполне хватит, чтобы в полный накал горело несколько лампочек, рассчитанных на рабочее напряжение 12 В. А вот как быть, если вам потребуется мощность в несколько раз большая, например, для питания насоса с электрическим приводом? Тогда можно собрать несколько таких электростанций. Разумеется, на воде гирлянды следует установить параллельно и на некотором отдалении друг от друга. Также параллельно подсоедините проводники от генераторов к линии электропередачи.
В. КРИВОНОСОВ
Рисунки автора