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.