طواحين الهواء: بنائها للكهرباء. ما هذا وكيف يعمل؟ الجهاز وصف الشفرات. ما هي المطاحن ل؟

2024 مؤلف: Beatrice Philips | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-09 13:03

إن معرفة كل شيء عن طواحين الهواء ، وما هي وكيف تعمل ، أمر ضروري ليس فقط من باب الاهتمام العاطل. الجهاز ووصف الشفرات ليس كل شيء ، فأنت بحاجة إلى فهم الغرض من المطاحن. يكفي أن نقول عن طواحين الهواء وبنائها للكهرباء ، وعن قيمة اقتصادية أخرى.

تاريخ المنشأ

تم إنشاء المطاحن في وقت بدأت فيه الزراعة الجماعية للقمح والحبوب الأخرى. لكنهم لم يتمكنوا من استخدام قوة الرياح على الفور لتدوير الهيكل. في العصور القديمة ، كان العبيد أو حيوانات الجر يديرون العجلات . في وقت لاحق ، بدأوا في إنشاء طواحين المياه. وأخيرًا ، بعد كل شيء ، كان هناك بالفعل هيكل للرياح.

على الرغم من بساطته الظاهرة ، إلا أنه في الواقع ، على العكس من ذلك ، معقد للغاية . أصبح من الممكن إنشاء مثل هذا المنتج فقط عند مراعاة الحمل من الرياح والاختيار الصحيح لمدة الآلية لمهمة معينة. وكانت هذه المهام متنوعة للغاية - تقطيع الخشب وضخ المياه. تم بناء النماذج الأولى - "الماعز" - بنفس طريقة بناء المنزل الخشبي.

ثم ظهرت طواحين الخيام المزعومة ، والتي لها جسم ثابت ، فقط الجزء العلوي مع العمود الرئيسي يدور.

هذه النماذج قادرة على قيادة 2 رحى وبالتالي تتميز بزيادة الإنتاجية . تم اعتبار الطاحونة ، وهو أمر نموذجي ، وليس مجرد أداة نفعية. أعطيت أهمية كبيرة في الأساطير والأساطير والحكايات الخرافية. لم تكن هناك دول غابت فيها مثل هذه الأفكار. كانت هناك دوافع مختلفة للأساطير: الناس الذين طمروا أثناء بناء الأساس ، والأرواح التي تعيش في الطاحونة ، والكنوز المخفية ، والممرات الغامضة تحت الأرض ، وما إلى ذلك.

الجهاز ومبدأ العملية

تعمل طاحونة الهواء لأن التيارات الهوائية تعمل على الشفرات وتحركها. يذهب هذا الدافع إلى جهاز النقل ، ومن خلاله - إلى جزء العمل الفعلي للمطحنة. في النماذج القديمة ، تمت زيادة الشفرات إلى عدة أمتار . بهذه الطريقة فقط كان من الممكن زيادة منطقة التلامس مع التيارات الهوائية. يتم تحديد القيمة وفقًا للوظيفة الرئيسية والطاقة المطلوبة.

إذا كانت المطحنة مصممة بأكبر شفرات ، فيمكنها طحن الدقيق . هذا هو الحل الوحيد الذي يضمن التواء فعال لأحجار الرحى الثقيلة. أصبحت تحسينات التصميم ممكنة من خلال تطوير المفاهيم الديناميكية الهوائية. يتيح التطور التكنولوجي الحديث تقديم نتيجة جيدة حتى مع وجود منطقة تلامس متواضعة نسبيًا للرياح.

يوجد خلف الشفرات مباشرة في الدائرة علبة تروس أو آلية نقل أخرى . في بعض الطرز ، اتضح أن هذا هو العمود الذي تم تركيب الشفرات عليه. تم تجهيز الطرف الآخر من العمود بأداة (وحدة) تؤدي العمل. ومع ذلك ، فإن هذا التصميم ، على الرغم من بساطته ، تم التخلي عنه تدريجياً.

اتضح أنه أمر خطير للغاية وغير موثوق به ، ومن غير الواقعي إيقاف عمل الطاحونة ، حتى في أكثر الحالات خطورة.

تبين أن إصدار علبة التروس أكثر كفاءة وأناقة .تحول علب التروس الدافع من شفرات الغزل إلى عمل مفيد. ومن الجدير فصل أجزاء علبة التروس ، يمكنك إيقاف العمل بسرعة. لذلك ، فإن الآلية لا تدور عبثًا ، وحتى الزيادة الحادة في الريح ليست مخيفة جدًا. هام: تستخدم المطاحن الآن حصريًا للكهرباء.

ولكن حتى ظهور المصانع الأولى كان بمثابة ثورة حقيقية في التكنولوجيا. بالطبع ، اليوم 5 - 10 لترات. مع.على الجناح يبدو حجمًا "صبيانيًا" تمامًا. ومع ذلك ، في عصر لم تكن فيه الدراجات البخارية فقط ، ولكن أيضًا قبل عدة قرون من القاطرات البخارية ، تحول هذا إلى إنجاز هائل. في القرنين الحادي عشر والثالث عشر ، تلقى الإنسان السلطة تحت تصرفه ، والتي لم يكن من الممكن الوصول إليها في العصر السابق . زاد إمداد الاقتصاد بالطاقة بشكل كبير على الفور ، ولهذا السبب ، في كثير من النواحي ، أصبح الارتفاع الحاد في الاقتصاد الأوروبي خلال تلك الفترة ممكنًا.

إيجابيات وسلبيات

من الأنسب مقارنة طاحونة هوائية مع نظير مائي. هيكل المياه له تاريخ طويل ومستقل عن تغيرات الرياح. التيارات المائية أكثر استقرارًا. يمكنك أيضًا استخدام قوة المد والجذر ، والتي يتعذر الوصول إليها تمامًا لتوربينات الرياح . أدت هذه الظروف إلى حقيقة أن انتشار طواحين المياه كان أعلى عدة مرات في أي دولة من العصور الوسطى.

بدأت قوة الرياح لطحن الحبوب ، كما ذكرنا سابقًا ، في وقت لاحق . هذا الحل ، بالإضافة إلى ذلك ، استتبع تكاليف إضافية كبيرة. ومع ذلك ، في هولندا في القرن الخامس عشر ، وخاصة منذ بداية القرن السابع عشر ، تم تقدير المزايا الأخرى لطواحين الهواء. دفعوا السلاسل بالمغارف التي تزيل المياه الجوفية. بدون هذا الابتكار ، كان من المستحيل تطوير جزء كبير من أراضي هولندا الحديثة.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للطاحونة الهوائية الوقوف في مكان جاف وعدم ربطها بجسم مائي.

في هولندا ، أصبحت طواحين الهواء شائعة لسبب آخر .- تهب رياح غربية بشكل شبه مستمر وتحمل الهواء من المحيط الأطلسي باتجاه بحر البلطيق. لذلك ، لم تكن هناك مشاكل خاصة فيما يتعلق بتوجيه الشفرات واستخدام التكنولوجيا. في الوقت الحاضر ، من الأنسب مقارنة طواحين الهواء مع طواحين المياه ليس من حيث الجودة وقدرات طحن الحبوب ، ولكن من حيث الملاءمة لتوليد الطاقة. ينخفض استقرار مزود الطاقة ، وترتفع تكلفة طاقة الشبكة ، وبالتالي من المهم جدًا اختيار النوع الذي يناسبك.

تعمل مزارع الرياح على موارد لا حصر لها تقريبًا . طالما للأرض غلاف جوي والشمس تضيء الكوكب ، فلن تتوقف الرياح. مثل هذه الأجهزة لا تلوث البيئة لأنها ، على عكس أنظمة الديزل والبنزين ، لا تنبعث منها مواد سامة. ومع ذلك ، من المستحيل تسمية محطة طاقة الرياح صديقة للبيئة تمامًا ، لأنها تخلق الكثير من الضوضاء ، وفي عدد من البلدان يفرضون قيودًا قانونية عليها. أخيرًا ، لا يمكن للطاحونة الهوائية العمل بشكل طبيعي خلال مواسم هجرة الطيور.

في روسيا ، لا توجد قيود على الضوضاء أو التقويم حتى الآن . لكن يمكنهم الظهور في أي وقت. وعلى أي حال ، لا يمكن أن توجد مزرعة رياح - سواء كانت طاحونة حديثة أو طاحونة كلاسيكية - في المنطقة المجاورة مباشرة للسكن. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تحديد الكفاءة الحقيقية حسب الموسم والوقت من اليوم والطقس والتضاريس ؛ كل هذا يؤثر بشكل مباشر على معدل تدفق الهواء وكفاءة تطبيقه.

عيب آخر لمزرعة الرياح هو عدم استقرار الرياح الملحوظ بالفعل. يؤدي استخدام البطاريات إلى حل هذه المشكلة جزئيًا ، ولكنه في الوقت نفسه يعقد النظام ويجعله أكثر تكلفة. في بعض الأحيان يكون من الضروري أيضًا استخدام مصادر الطاقة الأخرى بشكل إضافي . لكن يتم تثبيت الطاحونة بسرعة - مع مراعاة إعداد الموقع ، لن يستغرق الأمر أكثر من 10-14 يومًا. يتطلب مثل هذا التثبيت مساحة كبيرة ، خاصة بالنظر إلى امتداد الشفرات والمساحة التي يجب أن تكون خالية لأسباب تتعلق بالسلامة.

اكتب نظرة عامة

طواحين الهواء لإنتاج طحن الدقيق تعمل بحجر رحى واحد أو اثنين. يحدث التحول إلى الريح بطريقتين - عن طريق جسر الرافعة والورك . تعني تقنية القنطرة أن المطحنة بأكملها تدور بالكامل حول عمود خشب البلوط. تم تثبيت هذا العمود في مركز الجاذبية وليس بشكل متماثل مع الجسم.استهلك التحول إلى الريح الكثير من الطاقة وبالتالي كان صعبًا للغاية.

تقليديا ، تم تجهيز المطاحن العملاقة بناقل حركة ميكانيكي أحادي المرحلة . لقد قامت بلف العمود الفقري بشكل فعال. تم تصنيع طاحونة Bock أيضًا وفقًا لطريقة القنطرية العملاقة. الخيار الأكثر مثالية هو مخطط خيمة (ويعرف أيضًا باسم هولندي). في الجزء العلوي ، تم تجهيز المبنى بإطار متأرجح يدعم العجلة ويتوج بسقف منحدر.

نظرًا للوزن الخفيف للبناء ، فإن التحول إلى الريح يحدث بجهد أقل بكثير . يمكن أن تحتوي عجلة الرياح على مقطع عرضي كبير جدًا ، حيث تم رفعها إلى ارتفاع كبير. في معظم الحالات ، تم تجهيز طاحونة الخيام بناقل حركة على مرحلتين. الهيكل الوسيط من نوع طاحونة الجعبة. في ذلك ، كانت دائرة الدوران تقع على ارتفاع 0.5 من الجسم ، ومن الأنواع الفرعية المهمة طاحونة الصرف.

كانت سرعة الطاحونة في الماضي محدودة بسبب قوة جهاز النقل. ارتبطت القيود بتروس العجلات الخشبية والرسغ. نتيجة لذلك ، من المستحيل زيادة معامل تطبيق طاقة الرياح (الكفاءة). تم صنع الأسنان والسيقان الخاصة بها وفقًا لقالب من خشب جاف عالي الجودة. مناسب لهذا الغرض:

• أكاسيا.
• شجرة البتولا
• شعاع البوق.
• الدردار.
• خشب القيقب.

صنعت حافة العجلة الخاصة بالعمود الرئيسي من خشب البتولا أو الدردار. تم وضع الألواح في طبقتين. في الخارج ، تم قطع الحافة بعناية في دائرة ؛ تم استخدام البراغي لعقد المتحدث. ساعدت نفس البراغي على تشديد الأقراص. تم إيلاء الاهتمام الرئيسي في تحسين التصميم لتنفيذ الأجنحة.

في المطاحن القديمة إلى حد ما ، كانت شبكات الجناح مغطاة بالقماش . ولكن في وقت لاحق تم تنفيذ نفس الوظيفة بنجاح بواسطة المجالس. كما وجد أن ألواح التنوب مناسبة بشكل أفضل. في البداية ، تم إنشاء الأجنحة بزاوية إسفين ثابتة للشفرة ، والتي تراوحت من 14 إلى 15 درجة. من السهل جدًا صنعها ، ولكن تم إهدار الكثير من طاقة الرياح.

أتاح استخدام الشفرة الحلزونية زيادة الكفاءة بنسبة تصل إلى 50٪ مقارنة بالإصدار الأقدم . تراوحت زاوية الإسفين المتغيرة في الطرف من 1 إلى 10 ، وفي القاعدة من 16 إلى 30 درجة. أحد أكثر الخيارات حداثة هو ملف تعريف شبه مبسط. قرب نهاية فترة طواحين الخيام ، تم بناؤها بشكل شبه حصري من الحجر. في بعض الحالات ، بالطبع ، تم توصيل نظام الرياح بمضخة مياه ، مما جعل من الممكن ري الأرض.

في أقدم أنواع هذه الهياكل ، كما هو الحال في مطاحن الدقيق ، كان من الممكن تقليل مساحة الجناح عن طريق إزالة الشراع جزئيًا أو فتح الستائر. هذا الحل جعل من الممكن منع الضرر حتى مع زيادة الرياح. ولكن لا تزال هناك مشكلة توربينات الرياح منخفضة السرعة مع عدد كبير من الشفرات أو ذات عرض جناح كبير. السبب واضح تمامًا - إنها لحظة خطيرة للغاية ومحبطة. تم العثور على الحل من قبل شركة Kester الألمانية ، التي أنتجت عجلة الرياح Adler مع الحد الأدنى من الشفرات ومسافة كبيرة بينهما ؛ هذا التصميم كان له بالفعل متوسط السرعة.

تم تجهيز تصميمات أكثر تقدمًا على جانب الشفط من الأجنحة بصمامات خاصة . لذلك ، تم إجراء التعديل تلقائيًا ، مما يضمن أعلى أداء ممكن. في حالة العمل ، تم توفير تثبيت الصمامات بواسطة زنبرك. تم تصميم كل شيء بحيث لا توجد مقاومة قوية بسبب هذه الصمامات ، حتى مع الحركة النشطة. إذا تم تجاوز السرعة التي تم ضبطها بسبب قوة الطرد المركزي ، فقد تم تشغيل الصمامات.

في الوقت نفسه ، زادت مقاومة تدفق الهواء ، وتم استخدامه بشكل أقل سلاسة وليس بكفاءة كالمعتاد. لكن في العادة كان من الممكن تقليل لحظة التوتر. خلال القرنين الثامن عشر والتاسع عشر ، تم استخدام طواحين الهواء بالفعل في جميع أنحاء الكوكب . توقفوا عن صنعها بطرق شبه يدوية ، وبدأوا في إنتاج محركات رياح متعددة الشفرات مصنوعة من المعدن في المصانع.بحلول نهاية القرن التاسع عشر ، لم يكن هناك سوى عدد قليل من الطرز خالية من وظائف الضبط التلقائي لمعدل الالتواء والتثبيت الصلب للعجلة في اتجاه المحرك.

في البلدان الصناعية ، تم بالفعل تصنيع مئات الآلاف من مجموعات المطاحن سنويًا .… كما بدأ إنتاج نماذج اقتصادية محسنة ، مصممة بشكل أساسي لتوليد الكهرباء. قوة هذه الأنظمة منخفضة نسبيًا ، وعادة لا تتجاوز 1 كيلو واط ، وغالبًا ما كان من المتصور أن تكون مجهزة بعجلات ذات 2-3 شفرات من نوع مجداف. يتم الاتصال بالمولد من خلال مخفض. لتخزين الطاقة في مثل هذه الأنظمة ، تم استخدام بطاريات ذات سعة صغيرة ومتوسطة.

ميزات البناء

لبناء مطحنة ، تحتاج إلى النظر في عدد من الفروق الدقيقة.

اختيار المقعد

من المهم مراعاة دوران الشفرات. لذلك ، يجب ألا تكون هناك مبانٍ وهياكل دخيلة في مكان قريب. يُنصح باختيار منطقة مسطحة ، وإلا فقد يكون المبنى منحرفًا. تم تطهير الموقع من جميع النباتات والأشياء الأخرى المتداخلة . يأخذون أيضًا في الاعتبار كيف سيبدو كل شيء خارجيًا.

الأدوات والمواد

يمكنك حتى بناء طاحونة هوائية من الخشب الرقائقي أو البلاستيك أو المعدن المتين. لا أحد يحرم الجمع بينهما. ولكن مع ذلك ، فإن الأسلوب الكلاسيكي يتوافق على النحو الأمثل مع استخدام الألواح الخشبية والأخشاب والخشب الرقائقي. يستخدم البولي إيثيلين للعزل المائي ، ومواد التسقيف للسقف. لهذا نحتاج أيضًا إلى مطارق ومسامير ومثاقب ومناشير وأدوات أخرى لبناء الأخشاب: مقاشط ، جلاخة زاوية ، دلاء وفرش.

مؤسسة

على الرغم من التصميم الزخرفي لمعظم طواحين الهواء ، لا يزال مخطط البناء يتضمن إعداد الأساس. حفر حفرة وسكب الملاط اختياري. يكفي استخدام تخطيط شريط أو سجلات . عادة ما يكون التصميم قريبًا من شكل شبه منحرف. يتم توصيل الإطارات الداخلية والخارجية باستخدام أعمدة رأسية موضوعة بزاوية معينة.

الجدران والسقف

عند تغطية الهيكل ، انتبه إلى فتحات النوافذ والأبواب. تعتبر نقطة تثبيت الشفرة مهمة أيضًا . يتم تثبيت الأبواب بمشابك مساعدة. يمكن تقوية الحزم ذات الشفرات بقضيب. التنجيد ممكن مع أي مادة توفر سطحًا محكم الإغلاق ، والأكثر لونًا هو الخشب.

يتم اختيار شكل السقف بشكل فردي . التغطية الملساء والمستقيمة ليست أسوأ من ضبط الزاوية. ستوفر طبقة من مواد التسقيف مقاومة كافية لتسرب المياه. يتم الحصول على السقف الأمامي باستخدام الألواح أو الخشب الرقائقي. ليست هناك حاجة لاستخدام المزيد من التشطيبات الزخرفية.

تركيب مولد للرياح

يجب وضع الطاحونة في منطقة جافة ومجهزة. تستخدم المراسي حسب الحاجة لضمان صلابة المرساة. تأكد من مراجعة القوانين واللوائح حتى لا تواجهك مشاكل. على أي حال ، يتم أيضًا اتباع التوصيات الخاصة بالسلامة الكهربائية والتأريض . من الضروري توصيل المولد من خلال أسلاك قسم معين وفي عازل "الشارع".

أشهر المطاحن القديمة

مطاحن رودس ، الواقعة بالقرب من ميناء ماندريناكي ، سحقت الحبوب لفترة طويلة جدًا ، والتي تم تسليمها مباشرة إلى الميناء عن طريق البحر. في البداية ، كان هناك 13 منهم ، وفقًا لمصادر أخرى - 14. لكن ثلاثة منهم فقط نجوا حتى عصرنا وتم الحفاظ عليها كأثار. في جزيرة أولاند ، الوضع هو نفسه تقريبًا - بدلاً من 2000 مطحنة ، نجا 355 فقط . تم تفكيكها في بداية القرن الماضي ، لأن الحاجة اختفت ، لحسن الحظ ، نجت أجمل المباني.

وتجدر الإشارة أيضًا إلى:

زانس شانس (شمال أمستردام) ؛

طواحين جزر ميكونوس

مدينة كونسويغرا

شبكة مطحنة Kinderdijk ؛