Maszt do wiatraka

Darek
Doświadczony
Posty: 557
Rejestracja: 27 lut 2006, 18:16
Lokalizacja: Mazury

Maszt do wiatraka

Postautor: Darek » 18 gru 2008, 19:14

Mam pytanie na temat wytrzymałości stali. Jaki kształt jest najodporniejszy
na zginanie? Chcę zrobić maszt z jednego kawałka metalu i przy okazji
zapłacić jak najmniej, więc interesuje mnie głównie wytrzymałość na masę. I
nie wiem na co się zdecydować, rurę, czy ceownik? A może coś innego?

Przy okazji mam też pytanie o linie napowietrzne. Czy jest jakaś zależność
między ich naciągiem, a wytrzymałością, zwłaszcza na zerwanie przez
oblepiejący je śnieg lub lód? Jeżeli naciąg jest ważny, to jak określić
ten optymalny?

Kazimierz
Wtajemniczony
Posty: 29
Rejestracja: 19 wrz 2008, 14:28

Postautor: Kazimierz » 18 gru 2008, 20:06

O sprawy elektryczne zapytaj na forum ISE, co do 2 sprawy to z obserwacji ‘’ przyrody’’ myśle że rura, inny przekrój wymaga kratownicy.

Kazimierz
Wtajemniczony
Posty: 29
Rejestracja: 19 wrz 2008, 14:28

Postautor: Kazimierz » 18 gru 2008, 20:46

Właśnie przeczytałem Twój drugi post. Nie wiem jak dużej mocy planujesz ten wiatrak, ja planuje ok.3- 4 KW i myśle wkopać ziemie drewniany słup energetyczny {taki dawniejszy }z podpórkami .Wyczytałem w necie że nie trzeba na takie coś pozwolenia i takich tam bzdetów. Chyba mi odbiło na stare lata.

kris
Doświadczony
Posty: 89
Rejestracja: 02 maja 2007, 20:45
Kontaktowanie:

Re: Maszt do wiatraka

Postautor: kris » 19 gru 2008, 11:39

Mam pytanie na temat wytrzymałości stali.
- Twoje pytanie jest źle postawione. Wytrzymałość stali (jakiej??) nie zmienia się w zależności od kształtu elementu.
Jeśli chodzi o słup, to najpierw trzeba określić jakie obciążenia będą na niego działały. Potem dobieramy kształt i rozmiar przekroju oraz materiał.
Jeśli będzie czyste zginanie w jednej płaszczyźnie (znaczy słup obrotowy), to najlżej wyjdą 2 płaskowniki połączone pospawanymi prętami lub innym słabszym materiałem (kompozyt, cienka blacha, tworzywo sztuczne) (taka kanapka, położona poziomo dała by efekt stal, mat. pomocniczy, stal). Może być trudne technologicznie, ale potrzeba min materiału.
Dla słupa nieruchomego, obciążenia będą raczej mniej przewidywalne co do kierunku. Wtedy zdecydowanie rura (w zasadzie stożek).
Mając oszacowane siły działające na wiatrak można liczyć wytrzymałość (będzie moment gnący od sił oporu wiatraka, obciążenia tnące od tej samej siły, i drugi moment gnący prostopadły do pierwszego jako reakcja na moment napędzający od śmigła (zakładam że masz śmigło na osi poziomej umieszczonej w osi słupa).
Jeśli śmigło zamocowane będzie z boku słupa powstanie jeszcze moment skręcający Twój słup.
Do wyliczeń polecam wydania na tema wytrzymałości materiałów. Ja osobiście nie mam z nimi do czynienia już ładnych parę latek i ich nie pamiętam.
Na pewno należy dążyć do jak najcieńszej ścianki takiego słupa w kształcie stożka. Dla cienkich ścianek trzeba będzie jeszcze policzyć stateczność tychże (ale to już można wzmocnić dość łatwo i nie drogo np: poprzez grubą warstwę pianki poliuretanowej.
Oczywiście dla małego wiatraka drewniany słup telekomunikacyjny będzie wystarczająco przewymiarowany :wink:

Darek
Doświadczony
Posty: 557
Rejestracja: 27 lut 2006, 18:16
Lokalizacja: Mazury

Postautor: Darek » 23 gru 2008, 19:47

Wiekie dzięki za odpowiedź. Nie znam się na takich konstrukcjach,
więc sposób zadawania pytań będzie niczym z ust blondynki ;) Mam nadzieję,
że jednak ktoś te pytania zrozumie i udzieli odpowiedzi :)

Może napiszę więcej, jak ma wyglądać ten masz. Postanowiłem zrobić maszt
przymocowany do ściany budynku gospodarczego. Z mojego punktu widzenia jest
to najprostsze rozwiązanie nie wymagające żadnej biurokracji. Bo z tego co
wiem, to każdy kawałek betonu zakopany w ziemi wymaga przynajmniej
zgłoszenia w odpowiednim urzędzie. A jak maszt sterczy do 3m ponad dach, to
nikt się tym nie powinien interesować. Zamierzam wybudować wiatrak o osi
pionowej typu Savonius o profilu jaki podałem w jednym z wątków. Jego
powierzchnia raczej nie powinna przekroczyć 3 m2, co przy 10-ce B. daje nacisk
wiatru w okolicy 200 kG. Nie wiem, jak się ma ten nacisk do momentu
gnącego? Sam maszt chcę przewymiarować, bo uważam, że skoro się nie znam,
to lepiej dać więcej niż trzeba ;) Rury załatwię na złomowisku (o ile będą),
więc nie będę mógł specjalnie przebierać. A nawet jakbym chciał kupić, to
będzie wybór pomiędzy cynkowaną hydrauliczną i czarną - którą ew. brać? Tam
gdzie mieszkam o przebieraniu w gatunkach stali można co najwyżej pomarzyć.
Ucieszę się, jak kupie odpowiednią rurę "od ręki" bez ceregieli z zamawianiem.
Zaciekawiła mnie ta pianka poliuretanowa. Jeżeli dobrze zrozumiałem, to jej
wstrzyknięcie do rury znacznie ją wzmocni?

Co do samej konstrukcji, to jeszcze się nie zdecydowałem. Do ściany
zewnętrznej mogę przymocować dwie rury i pomiędzy nimi umieścić Savoniusa
mocowanego łożyskami na górze i dole do poprzeczek. Ale mam możliwość
przymocowania do tych dwu rur takiego "stelaża" o przekroju trójkątnym.
Dwa rogi tego stelaża można przymocować do dwu masztów na ścianie, ale
trzeci może być złapany tylko kawałkiem poziomej rury (a może lepiej
płaskowinika lub ceownika?) do komina wentylacji. Czy takie "udziwnienie" z
tym stelażem o przekroju trójkąta będzie zdecydowanie stabilniejsze od
mocowania tylko do dwu rur? Z całą pewnością nie będzie piękniejsze ani
tańsze, więc wolałbym tego uniknąć. Tylko mam obawy, czy wiatry wiejące
prostopadle do lini tych dwu rurek nie będą na nie zbyt mocno działały. Bo
jak mniemam dwie rury spięte ze sobą będą bardzo wytrzymałe na wiatr
wiejący równolegle do niech.

Jeśli uda mi się zrobić wiatrak o powierzchni ok. 3 m2, to moc znamionowa
przy 12 m/s powinna wynosić ok. 1 kW. Średnio moc wyniesie nie więcej niż
100 W, co da rocznie nie więcej niż 1 MWh prądu. Niby niezbyt dużo, ale
ważniejsze jest dobre jego wykorzystanie, mam kilka pomysłów. Maksymalna moc
przy 10-ce Beuforta sięgnie 3-4 kW, więc takiej prądnicy będę szukał. Po
wielu próbach z modelami i przy mojej skromnej wiedzy raczej nie użyję prądu
zmiennego. Poszukam jakiegoś silnika na prąd stały i postaram się go
"spowolnić", a w ostateczności tymczasowo całość będzie chodziła na jakiejś
krokówce.

Awatar użytkownika
Lis
Site Admin
Posty: 1758
Rejestracja: 24 gru 2003, 23:26
Lokalizacja: Warszawa
Kontaktowanie:

Postautor: Lis » 23 gru 2008, 20:49

Jego powierzchnia raczej nie powinna przekroczyć 3 m2, co przy 10-ce B. daje nacisk wiatru w okolicy 200 kG. Nie wiem, jak się ma ten nacisk do momentu gnącego?
Moment gnący = siła * ramię = 200*x kGm, gdzie x = wysokość masztu (od górnego mocowania).
Maksymalna moc przy 10-ce Beuforta sięgnie 3-4 kW, więc takiej prądnicy będę szukał. Po wielu próbach z modelami i przy mojej skromnej wiedzy raczej nie użyję prądu zmiennego. Poszukam jakiegoś silnika na prąd stały i postaram się go "spowolnić", a w ostateczności tymczasowo całość będzie chodziła na jakiejś krokówce.
A może spróbowałbyś zbudować sobie własnoręcznie alternator -- stator z cewkami i dwa wirniki z magnesami neodymowymi.

Alternator + mostek prostowniczy = doskonałe urządzenie do ładowania akumulatorów.
Interesują Cię alternatywne paliwa i odnawialne źródła energii? Na pewno zaciekawią Cię też przygotowania na trudne czasy (tzw. nowoczesny survival) :!:

kris
Doświadczony
Posty: 89
Rejestracja: 02 maja 2007, 20:45
Kontaktowanie:

Postautor: kris » 24 gru 2008, 10:47

Moment gnący = siła * ramię = 200*x kGm, gdzie x = wysokość masztu (od górnego mocowania).
Jeśli dobrze rozumiem, będzie to wiatrak o osi pionowej. Tak więc na szczęście moment gnący będzie mniejszy.
Zakładając że siła prostopadła do osi wiatraka będzie równo rozłożona na całej wysokości wiatraka, maszt musi wytrzymać:
- moment gnący (wzór podał LIS), ale ramię należałoby przyjąć jako długość od połowy wysokości skrzydeł wiatraka do zamurowania masztu.
- siłę tnącą 200 KG

Jeśli użyć rury hydraulicznej, to chyba tylko takiej bezszwowej. W tym przypadku żadna pianka nic nie da. Takie eksperymenta można robić jeśli się chce zrobić maszt z cienkiej blachy lub kompozytu.
Chodzi o to że konstrukcję można zniszczyć albo po przekroczeniu naprężeń w materiale, albo w wyniku utraty stateczności. Więc jeśli będziemy ściskać, bądź zginać rurkę o średnicy 10 cm z blachy np: 0.03 mm to pewno nie przeniesiemy żadnych znaczących obciążeń, po prostu blacha się załamie, zrobi się harmonijka i po ptokach (a to w końcu prawie 9,5 mm^2 przekroju). Teoretycznie powinno się dać położyć kolo 70 kg masy (jak się nie walnąłem w szacunkach).
Jeśli taką rurkę wypełnimy pianką, wytrzyma tyle co powinna, a koszt konstrukcji i jej masa nie zmienią się znacznie.
Dla rur hydraulicznych, gdzie rura fi 100 ma ściankę ze 2 mm taki zabieg nie ma większego sensu (przynajmniej z pianką).

Świąteczne pozdrowienia :lol:

Darek
Doświadczony
Posty: 557
Rejestracja: 27 lut 2006, 18:16
Lokalizacja: Mazury

Postautor: Darek » 02 sty 2009, 19:02

Dzięki za podpowiedzi. W/g obliczeń maksymalny moment gnący wyniesie ok.
400 kGm. Czy pojedyńcza jednocalowa rura hydrauliczna jest w stanie to
wytrzymać? Jeżli nie, to będę miał duże problemy ze zdobyciem materiałów.
W zasadzie rury będą dwie, ale nie mam pojęcia, jak przy planowanym
mocowaniu wiatraka będą się zachowywały. Czy montując dwie rury o wys. 3 m
nad dach (mocowanie) i między nimi trzy poprzeczki w odstępie ok. 1.5 m
moge przyjąć, że pojedyńcza rura ma wytrzymać moment gnący o połowę
mniejszy? Jaka przy takim mocowaniu będzie różnica pomiędzy wytrzymałością
na napór wiatru wzdłuż masztów (wzdłuż łączących je poprzeczek), a
wiejącego prostopadle? Mam jeszcze jedno pytanie - jak na wytrzymałość
wpływają otwory w takiej rurze. Czy należy za wszelką cenę unikać
wszelkiego wiercenia?

Nie dają mi spokoju możliwości zwiększenia wytrzymałości poprzez zrobienie
kompozytu. Mam dużo drewna i moge je całkiem dobrze obrabiać. Czy miałby
sens kompozyt złożony z rury wypełnionej drewnianym rdzeniem? A może jakieś
inne kompzyty - rdzeń z innego tworzywa?

Samodzielnie raczej nie zrobię prądnicy, bo to za dużo roboty. A z wątku na
elektrodzie wynika, że byle błąd i całość się smaży. Z tego co tam
wyczytałem wynika, że najłatwiej będzie użyć silnika prądu stałego. Może
jakbym miał dostęp do jakiejś wolnoobrotowej trójfazówki, to bym jej użył.
Problem w tym, że w zasadzie wszystko jest szybkoobrotowe, a przekładnie to
tylko kłopoty.

Kazimierz
Wtajemniczony
Posty: 29
Rejestracja: 19 wrz 2008, 14:28

Postautor: Kazimierz » 02 sty 2009, 20:53

Darek, nie wiem dlaczego tak uparłeś się na te rury, najlepsze rozwiązania są najprostsze. Nie lepiej zrobić drewniane [ najwyżej zaimpregnować czymś] odpowiednio grube a martwić się raczej żeby sciana budynku wytrzymała podczas burzy. Pozdrawiam wszystkich !!

kris
Doświadczony
Posty: 89
Rejestracja: 02 maja 2007, 20:45
Kontaktowanie:

Postautor: kris » 05 sty 2009, 12:52

Darek, nie wiem dlaczego tak uparłeś się na te rury, najlepsze rozwiązania są najprostsze. Nie lepiej zrobić drewniane [ najwyżej zaimpregnować czymś] odpowiednio grube a martwić się raczej żeby sciana budynku wytrzymała podczas burzy. Pozdrawiam wszystkich !!
cbdp
Zwłaszcza że odpowiedzialna odpowiedź na pytanie czy calowa rura wytrzyma wymaga:
1- Informacji jak zaprojektowane jest mocowanie wiatraka do masztu
2- Jak zaprojektowane jest mocowanie masztu do konstrukcji budynku
3- Jak wygląda konstrukcja budynku
4- Jakie materiały zostały użyte
5- Jaka będzie użyta technologia wykonania łączeń
6- Jaka będzie ich jakość
. - ....
. - ...
A tak na oko to przy tym wymiarze słup betonowy lub drewniany by był OK.
Wypełnienie rury hydraulicznej betonem lub drewnem raczej nie przyniesie żadnych wymiernych korzyści, natomiast przysporzy kłopotów wykonawczych i instalacyjnych (wiercenie, spawanie, ciężar, ...)
No i trzeba również wiedzieć na jaki okres czasu budujemy urządzenie. Wiatry są zmienne co do siły i kierunku. Wiatrak nie będzie wyważony idealnie. Fakt, że maszt dziś wytrzyma wichurę nie oznacza że za 5-10 lat nie złamie się przy wietrze o połowę słabszym (sygnalizuję temat "zmęczenie materiału")

Darek
Doświadczony
Posty: 557
Rejestracja: 27 lut 2006, 18:16
Lokalizacja: Mazury

Postautor: Darek » 08 sty 2009, 18:51

Mam zamiar zbudowac wiatrak o osi pionowej typu Savonius. Ma on bardzo
wąski profil i jakbym użył jako masztu grubego drewna, to jego wpływ na
pracę byłby znaczny. Po prostu wiatrak przy określonych kierunkach wiatru
trafiałby w cień aerodynamiczny rzucany przez słup. Gdybym jak to planuję z
rurami umieścił wiatrak między dwoma słupami ograniczenie mocy wiatraka
występowałoby przy dwu kierunkach wiatru. A przy stosunkowo cienkich rurach
metalowych mogę zignorować ten problem, bo savoniusy są odporne na
stosunkowo małe zakłucenia przepływu powietrza. A dwie rury są po to, aby
zrobić konstrukcję wystarczająco sztywną. Przy długości osi wiatraka w
okolicy 2.6 m mógłbym mieć problemy z opanowaniem wszystkich tych sił i
momentów na nią działających. Moje modele mocowane tylko od dołu szybko
były niszczone przez silniejsze wiatry. Ale te, które mocowałem wewnątrz
ram oparły się nawet bardzo silnym wiatrom. Gdy nad Mazurami przechodził
"biały szkwał", to kilka kilometrów na północ ode mnie wyrywał kukurydzę z
pola. Ale savonius "trzy puszki" jaki wtedy miałem omal nie odfrunął, lecz
po burzy nie miał absolutnie żadnych uszkodzeń. Jednak przy większych
konstrukcjach wolę długość wiatraka podzielić przez dwa i dać pomiędzy
połówkami jedno łożysko mocowane na poprzeczce między masztami. To nie
tylko po to, aby wzmocnić wiatrak. Savonius o profilu jaki podałem w innym
wątku startuje przy każdym kierunku wiatru, nawet jak nie jest skręcony.
Jednak start przy wietrze wiejącym wzdłuż profilu jest trochę gorszy. A robiąc dwa
wiatraki mocowane nad i pod poprzeczką moge je skręcić względem siebie o 90
stopni i w ten sposób poprawić start całego wiatraka. Na dodatek długość
pojedyńczej częsci wiatraka wyniesie zaledwie 1.3 m, co powinno znacznie
ułatwić opanowanie wszystkich działających na niego sił.

Czyli mocowanie wiatraka do masztu na trzech poprzeczkach wykonanych z
kątowników i zamocowanych do rur obejmami. Sam maszt do budynku
najwygodniej byłoby przymocować pojedyńczymi śrubami, czyli rura
przewiercona w dwu miejscach. Ale jest możliwość złapania dodatkowo masztu
obejmami tuż pod powierzchnią dachu do krokwi. Czy przewiercenie rury
znacznie poniżej punktu najwyższego mocowania osłabi jego odporność? Sam
budynek to pełna cegła o gdubości do 0.5 m, to chyba jest znacznie
przewymiarowane :) Wszystkie ew. łączenia wykonam na śruby, bo nie mam
narzędzi do innych technologii. A jakość połączeń będzie dosyć niska, bo
nie posiadam dobrych narzędzi ślusarskich a moje umiejętności w tej
dziedzinie są raczej średnie. Zmęczenie materiału to osobna sprawa, bo nie
wymyśliłem metody dobrego wyważenia wiatraka. Jedyne co mogę zrobić, aby
uniknąć nadmiernego bicia, to pilnowanie symetrii oraz użycie jak
najlżejszych materiałów. Pełnowymiarowy wiatrak zrobię chyba z kompozytu.

stolec
Doświadczony
Posty: 546
Rejestracja: 02 maja 2008, 21:24
Lokalizacja: Rzeszów

Postautor: stolec » 23 cze 2010, 18:19

co do kompozytowych słupów to jak na mój gust zupełna przesada, koszt pomalowania przydomowego wiatraka to może 200zł raz na 10lat, kompozyt jest lekki ale w tym przypadku masa nie gra roli, no i takie konstrukcje mają jedną ogromną wadę, są bardzo drogie.

Jak ktoś byłby zainteresowany masztem radiowym wykonanym ze stalowej kratownicy, czworobocznym, wysokość 20-30m nie wiem dokładnie, skręcanym z 3 przęseł, w przyzwoitym stanie, trochę korozji ale żadnych wżerów itp. To mogę taki odsprzedać tanio, tzn ceną wyjściową jest jego masa ok 1000kg pomnożona przez cenę złomu minus koszt transportu na złom oddalony o 40km.

stolec
Doświadczony
Posty: 546
Rejestracja: 02 maja 2008, 21:24
Lokalizacja: Rzeszów

Postautor: stolec » 04 paź 2010, 16:54

Dokładne wymiary każdego przęsła oraz zdjęcia mogę podać po tym weekendzie gdyż obiekt przy którym on sobie leży jest teraz używany weekendowo, co do ceny to ostatnio jacyś "obwoźni" złomiarze proponowali 300zł, sądzę że można się dogadać na priv, cena w skupie złomu jest rzędu 500-1000zł i to ten rząd wielkości. Co do lokalizacji to można to określić jako okolice przejścia granicznego ze Słowacją w Barwinku (DK nr 9) w województwie podkarpackim.

stolec
Doświadczony
Posty: 546
Rejestracja: 02 maja 2008, 21:24
Lokalizacja: Rzeszów

Postautor: stolec » 07 paź 2010, 07:58

niestety mój post był z maja, latem maszt został sprzedany złomiarzom za 150zł, nie wiedziałem o tym jeszcze. Świadczy to tylko o małym zaineresowaniu tematem bo mimo ogłoszeń nikt się przez rok tym nie zainteresował, może dlatego że droga gruntowa i rzeke w bród trzeba przejechać. Był samonośny, na tyle silny że przywiązując do jego góry 100m liny statycznej a drugi koniec naciagając samochodem można było zrobić prawie 100m tyrolki zjeżdżając na rolce czy nawet zwykłym karabinu wpietym na lonży do uprzęży w dół po tej linie.

rakuk
Doświadczony
Posty: 70
Rejestracja: 08 wrz 2009, 01:46
Lokalizacja: Cierpięta

Postautor: rakuk » 07 paź 2010, 20:38

W mojej okolicy na złomie są w bardzo dobrym stanie maszty w odcinkach po 3m,4m,6m podstawa ok 50cm kwadrat kratownicowe 6m odcinek ok 80kg tj 120-150zł szt jest także podstawa do wbetonowania pasująca do masztu. Jest jeszcze kilkadziesiąt szt . tel mogę podać na priva. Dodam jeszcze tylko że ten gość posiada na złomie takie kwiatki jak silnik turbinowy od samolotu z osprzetem agregaty prądotwórcze zasilacze hydrauliczne z pompami tłoczkowymi o zmiennej wydajności i inne różności. Proszę nie traktować tego jako kryptoreklamy. Pozdrawiam!!!


Wróć do „Inne odnawialne źródła energii”

Kto jest online

Użytkownicy przeglądający to forum: Obecnie na forum nie ma żadnego zarejestrowanego użytkownika i 1 gość