Éolienne Lenz2 : 12 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:10

Cette instructable va vous montrer comment construire une éolienne Lenz2 à partir de matériaux que vous avez autour de la maison. La conception a été développée et testée par Ed Lenz de Windstuffnow.com:https://www.windstuffnow.com/main/lenz2_turbine.htmLe Lenz2 VAWT (Vertical Axix Wind Turbine) mesure 4 pieds de haut et 3 pieds de diamètre. Il s'agit essentiellement d'une turbine de style Savonius mais avec le raffinement que les trois ailes sont formées pour fournir également une portance en raison de leur configuration en forme de larme. Dans le lien ci-dessus, Lenz décrit comment il a placé un ananomètre à l'intérieur de la turbine stationnaire et a montré que la vitesse du vent a augmenté en passant devant la partie solide des ailes. Cette turbine est plus efficace qu'une pure Savonius en ce qu'elle fournit à la fois une traînée et une portance. Dans ma conception, j'ai réduit le diamètre à environ 18 pouces et la hauteur à 21 pouces. (Avec le recul, j'aurais dû faire une hauteur de 18 pouces afin qu'il y ait plus d'axe central libre aux deux extrémités pour une flexibilité de montage.) J'ai pu utiliser les matériaux que j'avais sous la main pour construire la turbine. Lorsque je l'ai testé dans un vent de 15 mph, il fonctionnait si bien que j'avais peur de l'arrêter de peur de me blesser. Le seul inconvénient de ce que j'ai produit, c'est qu'il semblait produire très peu d'électricité. Ce n'est pas dû à la conception de la turbine mais à la nature du moteur à courant continu auquel je l'avais attaché. Dans ce didacticiel, l'accent sera mis sur la façon de construire la turbine elle-même. Tout le crédit pour la conception et certaines des instructions revient à Ed Lenz. Les détails de construction du lenz2 fournis dans cette instructable sont toujours valables, mais les dimensions de l'aile à l'étape 2 doivent être remplacées par celles données dans l'étape 3 nouvellement insérée.]

Étape 1: Matériel nécessaire

Les matériaux dont vous aurez besoin sont listés ci-dessous. Remplacez librement des alternatives si vous pensez qu'elles fonctionneront. MatériauxContreplaqué (un quart ou un demi-pouce)Cerclage en acier avec des trous (d'autres alternatives sont possibles)Écrous et boulonsTige entièrement filetée de 24 pouces (diamètre d'un demi-pouce). Écrous de 5 pouces qui s'adaptent sur la tige à filetage alternatif. (environ 6 d'entre eux)Solin de toit, tôle mince ou même une sorte de plastique flexible cisaillesJigsawClés

Étape 2: Découpez les extrémités de l'aile

[Remarque: La conception de l'aile dans cette étape ne donnera pas la meilleure portance. Veuillez regarder l'étape 3 pour une meilleure conception. Cela montrera que les côtés de l'aile ne sont pas symétriques. L'étape 3 donnera également une procédure de dimensionnement de l'aile en fonction du diamètre du lenz2. (ajouté le 1er juin 2008).''']Les embouts en forme de larme donneront la forme aérodynamique des ailes. Vous allez construire trois ailes, vous aurez donc besoin de 6 pièces d'extrémité. La taille que j'ai utilisée était la moitié de la taille des embouts décrits par Ed Lenz. Ils ressemblent essentiellement à des cornets de crème glacée. Je vous recommande de découper un gabarit en carton et de l'utiliser pour en dessiner six images sur du contreplaqué d'un demi-pouce. Voici comment le dessiner:1. Découpez un rectangle de carton 3,5" x 7,5"2. Tracez une ligne médiane le long du grand axe3. Faites une marque sur cette ligne à 1,75" de l'une des extrémités (appelons-la l'extrémité supérieure)4. Tracez une ligne horizontale à travers cette marque jusqu'aux bords latéraux de sorte qu'elle coupe la ligne verticale à 90 degrés.5. À l'aide d'un boussole, dessinez un demi-cercle de 1,75" sur le dessus de cette marque. Il devrait croiser les deux bords latéraux et le bord supérieur.6. À partir de l'endroit où la ligne centrale coupe le bord inférieur, tracez des lignes jusqu'aux points où le demi-cercle coupe les bords latéraux. 7. Découpez le gabarit. Utilisez le gabarit en carton pour dessiner six images sur le contreplaqué d'un demi-pouce. Vous pouvez les imbriquer de manière à ne pas gaspiller le contreplaqué. Utilisez une scie sauteuse pour découper les extrémités.

Étape 3: Révision: un changement dans la forme de l'aile

La forme originale de l'aile présentée dans ce instructable n'est pas tout à fait conforme au plan affiché pour le Lenz2. Après avoir consulté Ed Lenz, j'ai pris conscience de l'erreur que j'ai commise en interprétant ses plans. Le nouveau design est illustré dans cette étape. Notez que l'angle étiqueté "Angle A" est de 90 degrés. Le côté A est à angle droit par rapport à la ligne de diamètre de l'extrémité arrondie de l'aile. Dans la conception originale que j'ai présentée dans ce instructable, les deux lignes formant l'extrémité pointue du étaient de longueur égale et leurs angles par rapport à la ligne de diamètre étaient identiques. Ce cône était symétrique alors que dans le changement montré ici, le cône n'est pas symétrique. Faire en sorte que l'angle A soit de 90 degrés donnera à l'aile plus de portance. Les étapes de base de la fabrication du lenz2 sont toujours valables. Calcul de base: Je comprends maintenant mieux comment déterminer la taille et les proportions de l'aile. Vous déterminez d'abord quel sera le diamètre de lenz2. La façon la plus simple de le faire est de décider quelle sera la distance entre l'axe central du lenz2 et le bord extérieur d'une aile. Ce sera le rayon du lenz2. Vous le doublez pour obtenir le diamètre. Dans ma nouvelle conception, j'ai supposé que le diamètre de lenz2 sera de 16 pouces (c'est-à-dire que la distance entre l'axe central et le bord extérieur d'une aile sera de 8 pouces). déterminer le diamètre de l'aile, multiplier le diamètre du lenz2 fois 0,1875. Dans mon exemple, 16 pouces * 0,1875 = 3,0 pouces. Pour déterminer la longueur de l'aile, multipliez le diamètre du lenz2 par 0,4. Dans ce cas, 16 pouces * 0,4 = 6,4 pouces. La longueur du côté A est de 6,4 moins 1,5 ou 4,9 pouces. Je vais créer un nouveau instructable qui inclura cette conception dans un lenz2 qui entraîne un générateur minigen

Étape 4: Découpez les côtes

Vous aurez besoin de trois nervures pour relier les deux embouts de chaque aile. La longueur de ces nervures sera déterminée par la hauteur que vous voulez que les ailes soient. J'ai choisi 21 parce que c'est ce que je pensais pouvoir monter sur la barre allthread à axe vertical.

Les côtes doivent être de 0,5" de profondeur et 1" de large et quelle que soit la longueur que vous choisissez (21" dans ma conception). Vous découperez des encoches de 0,5" x 1" dans les extrémités où vous ancrerez les côtes. Je suggère que vous tracez l'extrémité de l'extrémité d'une des nervures sur un morceau de papier cartonné qui vous servira de modèle pour dessiner sur les embouts. Vous pourriez mesurer le rectangle mais en le traçant, vous pouvez être sûr que les encoches sera juste assez grand.

Étape 5: préparer les pièces d'extrémité

Utilisez le gabarit en carton de 0,5" x 1" pour les encoches des nervures afin de dessiner trois encoches sur chaque extrémité. Deux encoches seront d'un côté et une de l'autre.

Il y aura une encoche de chaque côté de l'embout à son point le plus large. Étant donné que ce sera sur une courbe, assurez-vous que la profondeur de chaque côté du gabarit s'insère complètement dans l'embout. Cela garantira que la nervure affleurera le bord extérieur de l'embout. Sur un côté de la pièce d'extrémité près de l'extrémité pointue, dessinez un motif à environ un pouce du point. Le rectangle sera parallèle au côté incliné. Le côté avec deux encoches sera le côté arrière de l'aile (le côté qui fait face au centre de la turbine.) Découpez les encoches avec une scie sauteuse.

Étape 6: Planifiez l'angle de l'aile

L'extrémité pointue de chaque aile sera tournée de 9 degrés vers le centre de la turbine à 9 degrés parallèlement au centre de la turbine. Cette mesure a été déterminée empiriquement par Ed Lenz. J'ai choisi cet angle et la turbine semblait bien fonctionner. Vous aurez la possibilité d'ajuster l'angle une fois les ailes montées si vous sentez que vous voulez vous le prouver.

Percez d'abord un trou au centre de la partie conique de l'embout. Ce sera le point de rencontre des lignes verticales et horizontales. La taille du trou sera le diamètre du boulon que vous utiliserez pour le fixer à la jambe de force partant de l'axe central. De quelque part le long de la partie droite du bord arrière de la pièce d'extrémité (le côté avec les deux encoches de nervure), tracez une ligne à travers la pièce d'extrémité qui est à angle droit sur le côté. À partir de l'endroit où cette ligne coupe le bord arrière de l'embout, tracez une ligne à 9 degrés à droite de cette ligne à 90 degrés (ce sera du côté le plus proche du trou). Cette ligne sera celle avec laquelle s'aligne la barre reliant l'aile à l'axe central. Si vous n'avez pas de rapporteur, consultez l'étape 8 pour un lien où vous pouvez télécharger une image de rapporteur. Faites cela avec les six pièces d'extrémité.

Étape 7: Assemblez le cadre de l'aile

Pour assembler chaque aile, vous insérerez une nervure dans les encoches correspondantes sur les pièces d'extrémité supérieure et inférieure. Assurez-vous que la nervure ne dépasse pas des pièces supérieure et inférieure. Ils devraient être au ras.

Avec une nervure en place, pré-percez un seul trou à travers la nervure et dans le contreplaqué. Vissez la nervure en place avec une vis à bois de 1 . Vous pouvez éventuellement coller ces nervures en place, mais ce n'est pas nécessaire, sauf si vous construisez une turbine que vous avez réellement l'intention d'utiliser à l'extérieur pour produire de l'électricité. Fixez les deux autres nervures pour former l'aile.

Étape 8: Fixez la peau des ailes

La partie ronde de l'aile et le côté arrière (le côté avec les deux côtes) sont recouverts d'une sorte de peau. J'ai choisi d'utiliser du matériel de solin en aluminium qui me restait. Vous pouvez avoir un autre type de matériel qui pourrait fonctionner.

Mon rouleau de clignotant mesurait 6 pouces de large. J'ai découvert que si je coupais deux morceaux de 6" x 21", je pouvais couvrir le bord d'attaque et l'arrière de chaque aile. J'ai pu attacher un morceau de solin d'une nervure à l'autre autour du bord d'attaque. J'ai ancré chaque pièce avec quelques vis métalliques. Certains d'entre eux sont entrés dans les nervures et d'autres dans le bord de la pièce d'extrémité en contreplaqué. Ensuite, j'ai attaché le deuxième morceau de solin à la partie arrière de l'aile, ils ont été vissés dans les nervures arrière. Ce morceau de solin peut se chevaucher un peu avec celui qui contourne le bord d'attaque. Faites cela pour les trois ailes. Vous êtes maintenant prêt à attacher les ailes à l'axe central.

Étape 9: préparer les jambes de force et les disques centraux

Les ailes seront attachées à l'axe central (la barre tout filetée) à l'aide de deux cercles de contreplaqué et d'entretoises qui les relient au haut et au bas des ailes. Coupez deux cercles de 8 pouces de contreplaqué d'un demi-pouce. À l'aide d'un rapporteur à cercle complet (j'en ai téléchargé un sur https://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/thumb/0/0f/Protractor1.svg/531px-Protractor1.svg.png), j'ai marqué des lignes sur chaque cercle qui étaient à 120 degrés l'un de l'autre. Ce seront les lignes que les entretoises suivent jusqu'aux ailes. Percez un trou au centre de chacun des cercles. Ce trou sera du même diamètre que la barre tout filetée. Pour les entretoises qui relient les cercles aux ailes, vous avez une variété de choix. Le plus simple pourrait être de simplement les fabriquer en bois. J'ai choisi d'utiliser du bois pour les entretoises inférieures (parce que je n'étais pas sûr que la sangle en métal que j'ai achetée supporterait le poids. Pour le haut, j'ai acheté un morceau de métal zingué de 4 pieds qui avait des trous percés le long du centre ligne de la bande de métal. J'ai coupé les entretoises à 11 pouces de longueur. Ensuite, j'ai placé l'extrémité de chaque entretoise à 1 pouce du centre du cercle le long de l'une des lignes à 120 degrés. J'ai percé deux trous dans l'entretoise et un à travers le cercle de contreplaqué. Je les ai boulonnés fermement en place. À environ un pouce de l'autre extrémité de la jambe de force, j'ai percé un trou du même diamètre que le trou dans la pièce d'extrémité.

Étape 10: Montez les ailes sur l'axe central

Vissez un écrou de 0,5 pouce sur le bas de l'axe (la barre à filetage intégral) de manière à ce qu'il se trouve à environ 2,5 pouces de l'extrémité. Glissez l'un des disques de contreplaqué du bas de l'axe jusqu'à l'endroit où il rencontre l'écrou. Ensuite, vissez un autre écrou sur la barre jusqu'à l'endroit où il rencontre le disque. Tournez les deux écrous l'un vers l'autre de manière à ce que le disque repose fermement sur l'axe.

Attachez le deuxième disque à l'autre extrémité de l'axe. Vous devrez peut-être ajuster la position des disques pour qu'ils s'adaptent à la hauteur des ailes et laissent également de la place pour attacher l'axe à un générateur ou à une autre structure. Notez qu'il y a très peu d'axe qui dépasse du haut du disque central. J'avais décidé de faire les ailes 21 pouces sur une barre d'axe de 24 pouces. C'était une erreur. Avec le recul, je suggère que vous réduisiez les ailes plus courtes afin que vous ayez beaucoup plus d'axe qui dépasse du bas et du haut pour plus de flexibilité dans le montage de l'ensemble de la turbine sur un générateur ou une autre structure. J'irais probablement avec 18 pouces. Vous pouvez maintenant monter les ailes. Avec le côté recouvert d'une aile tourné vers l'axe, boulonner les entretoises sur les pièces d'extrémité. Ceux-ci peuvent être assez serrés mais suffisamment lâches pour tourner. Alignez maintenant la jambe de force supérieure avec la ligne à 9 degrés que vous avez tracée, puis serrez les écrous supérieur et inférieur. Cet angle les ailes vers l'axe central de la bonne quantité. Faites cela avec les deux autres ailes. La turbine est prête à être montée sur un générateur ou une autre structure.

Étape 11: monter la turbine sur le générateur

D'une manière ou d'une autre, vous devrez monter la turbine sur un générateur ou éventuellement sur une sorte de cadre de support qui la laissera tourner librement. Dans ce projet, je l'ai monté sur un moteur à courant continu de 24 volts que j'avais sauvé d'une tondeuse à gazon à batterie. Le moteur a été utilisé pour faire tourner la lame de la tondeuse à gazon. Le moteur a des connecteurs plus et moins à une extrémité et un arbre dépassant de l'autre extrémité. Malheureusement, l'arbre avait un diamètre d'un demi-pouce avec un filetage fin. Cela rend très difficile l'accouplement avec quelque chose comme une barre à filetage intégral avec un filetage grossier d'un demi-pouce. La façon dont j'ai résolu le problème est de boulonner un support en forme de L sur l'arbre du moteur. Ensuite, j'ai utilisé un morceau de métal que j'avais sauvé d'un vieux motoculteur. Il est en forme de U et a des trous sur le côté et un trou fileté sur le dessus. Le filetage est un filetage grossier d'un demi-pouce, parfait pour le montage de la barre à filetage intégral. Enfin, boulonné le connecteur en forme de U au support en L. J'ai découpé un trou dans un morceau de contreplaqué assez grand pour insérer le moteur. Après avoir inséré le moteur dans le contreplaqué, je l'ai boulonné. Pour essayer la turbine, j'ai placé le tout sur une lourde boîte en bois.

Étape 12: Démonstration de la turbine

Vous pouvez voir dans les vidéos que la turbine tourne très bien dans le vent assez fort qui soufflait. J'estimerais qu'il était d'environ 15 mph. Cela a si bien fonctionné que j'ai dû attacher temporairement la turbine à la boîte pour l'empêcher de tomber. Vous pouvez clairement voir qu'il tourne très vite mais qu'il rebondit également. La raison en est que le montage de la turbine sur le moteur n'est pas parfait. Il est légèrement décalé et cela ne peut jamais être amélioré avec cette configuration. Produit-il de l'électricité ? C'est triste à dire, pas grand chose. Le problème c'est le moteur. Je n'ai aucune idée de la conception du moteur. Vous remarquerez un fil menant de la turbine à l'extérieur de la photo. Il s'agit d'une rallonge dont l'extrémité mâle est coupée et attachée au moteur. Avec cette configuration, je peux insérer les sondes d'un multimètre dans l'extrémité femelle. Il s'avère que je génère à peine 1 volt avec la turbine qui tourne très vite. C'est le point où un autre projet doit commencer. Il existe de nombreuses discussions sur Internet sur la façon de construire votre propre générateur. Il est également possible d'utiliser le bon type de groupe électrogène automobile ou quelque chose d'une machine à laver. Si vous n'avez pas de générateur en tête, je vous suggère de tester votre travail en montant la turbine sur une sorte de structure où le vent l'attrapera. Il peut s'agir d'un cadre en bois ou de quelque chose de tuyau en PVC. De cette façon, vous pouvez voir si le design fonctionne et si vous devez faire des ajustements à l'angle des ailes. Vous pouvez également mesurer la vitesse du vent nécessaire pour démarrer la rotation de la turbine. Si vous êtes intéressé par le vent moyen dans votre région, vous pouvez visiter une application que j'ai sur mon site Web qui vous permettra de choisir une station météo NOAA près de chez vous. et voir un graphique du vent, de la température et de la pression pour les dernières 24 heures. Mon application trace ces données et les donne dans un tableau. Ce que vous voulez, c'est la vitesse moyenne du vent au cours des dernières 24 heures. Si vous visitez périodiquement votre emplacement préféré, vous pourrez prendre note de l'évolution de la moyenne. Le lien est: