Презентация по физике по теме "Аэроветрогенератор"

Объектом нашего изучения стали два раздела физики: аэродинамика и электродинамика.

Аэродинамика – это раздел аэромеханики, в котором изучаются законы движения воздуха и других газов и их силовое взаимодействие с движущимися твердыми телами. Аэродинамика поможет нам изучить поведение ветрогенератора на ветру.

Электродинамика – раздел физики изучающего свойства и характеристики особого вида материи - электромагнитного поля. Электродинамика позволит нам изучить работу генератора электрического тока.

Предметом нашей работы стал новый тип ветрогенераторов – аэроветрогенераторы, изобретению которого мы посвятили эту работу.

Актуальность идеи. В настоящее время основными используемые человеком источниками энергии служат нефть, газ, каменный уголь. Потребление энергии возрастает каждый год, а недостатка этих полезных ископаемых ощущается все острее и острее. Кроме угля, газа, и нефти есть другие альтернативные источники энергии - это энергии ветра и Солнца. Эти источники энергии будут претендовать на все более заметное место в энергетическом балансе.

Перед началом работы мы провели некое подобие патентного поиска. Просмотрев информацию на сайтах патентных фондов Украины и России мы встретили только один патент, приближённо напоминающий наш генератор. Он был похож только тем, что имеет аэростат и летает на высоте.

Полную информацию смотрите в файле. 

Министерство образования и науки, молодежи и спорта Автономной Республики Крым

МАЛАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ШКОЛЬНИКОВ КРЫМА « ИСКАТЕЛЬ»

Отделение: технических наук

Секция: Экологически безопасные технологии и ресурсосбережение

Тема работы

Аэроветрогенератор

Работу выполнили: Каракаш Рустем, Сеттаров Ариф

ученики 10 класса

Скалистовская общеобразовательная

Школа I - III ступеней

Руководитель: учитель физики Джемилев Ремзи Недимович

2013 -2014 учебный год.

Объектом нашего изучения стали два раздела физики: аэродинамика и электродинамика.

Аэродинамика – это раздел аэромеханики, в котором изучаются законы движения воздуха и других газов и их силовое взаимодействие с движущимися твердыми телами. Аэродинамика поможет нам изучить поведение ветрогенератора на ветру.

Электродинамика – раздел физики изучающего свойства и характеристики особого вида материи - электромагнитного поля. Электродинамика позволит нам изучить работу генератора электрического тока.

Предметом нашей работы стал новый тип ветрогенераторов – аэроветрогенераторы, изобретению которого мы посвятили эту работу.

Актуальность идеи. В настоящее время основными используемые человеком источниками энергии служат нефть, газ, каменный уголь. Потребление энергии возрастает каждый год, а недостатка этих полезных ископаемых ощущается все острее и острее. Кроме угля, газа, и нефти есть другие альтернативные источники энергии - это энергии ветра и Солнца. Эти источники энергии будут претендовать на все более заметное место в энергетическом балансе.

Перед началом работы мы провели некое подобие патентного поиска. Просмотрев информацию на сайтах патентных фондов Украины и России мы встретили только один патент, приближённо напоминающий наш генератор. Он был похож только тем, что имеет аэростат и летает на высоте.

Аэростат был первым аппаратом, при помощи которого люди поднялись в воздух. Подъемная сила аэростатов зависит от массы самого аэростата и от объема вытесненного им воздуха. Первые аэростаты были « мягкой системы » : они имели гибкую оболочку из ткани, к которой на стропах подвешивалась полезная нагрузка. В аэростатах полужесткой конструкции имеется жесткий киль, а в жесткой системе оболочка натянута на металлический каркас. Аэростаты были очень популярны до II мировой войны. Затем их вытеснила авиация. После 1970 г. положение изменилось аэростаты получили новое признание . Они признаны как возможное грузовое средство. Во всем митре изучаются проекты новых видов аэростатов, которые используя достижения современной техники могли бы поднимать в небо большие грузы.

Архимедова сила в воздухе позволяет строить воздушные шары, аэростаты разных видов, для этого нужно иметь газ легче воздуха. Если шарик объемом 1 м 3 наполнить гелием то подъемная сила будет равна разности архимедовой силы и силы тяжести газа:

F = F А – F т

F А = g ρ в V ш = 9,8 · 1,29 · 1 = 12,64 Н F т = m г g = 0,18 · 9,8 = 1,76 Н

Следовательно, подъемная сила равна F = 12,64 – 1,76 = 10,88 Н.

Значит, к такому шару можно подвесить около m = = ≈ 1,11 кг

груза, и это не помешает ему полететь в небо.

Ветрогенератор поднимается в воздух благодаря накачанному гелием аэростату . Мы используем гелий, потому что гелий — инертный газ, следовательно, в химический реакции вступает очень неохотно, не горит и очень стабилен. Согласно закону Архимеда 1м 3 гелия имеет подъёмную силу в 1кг 100г. Вся необычность нашего аэростата состоит в том, что генератор парит на высоте 50-100 м. Это сделано не зря, ведь на большей высоте скорость ветра выше. Это обусловлено тем, что у земли для ветра есть много препятствий, даже ровное поле, покрытое невысокой травой, отнимает 27% энергии ветра.

Описание конструкции. Ветрогенератор имеет два статора и один ротор. При разработке мы использовали стандартный приём изобретательства — одну деталь используем в двух целях. Эта деталь — аэростат. Аэростат имеет цилиндрическую форму с закруглёнными углами. Цилиндр аэростат расположен горизонтально и на его ровной поверхности расположены «псевдо - лопасти». Они расположены в одном направлении, с одной стороны пологие, а с другой открыты. При воздействии ветра на аэростат «лопасти» заполняются воздухом и раскручивают его. Пологость «лопасти» с одной стороны нужна чтобы избежать потери энергии вращения аэростата в момент, когда отдельно взятая «лопасть» находится в таком положении, в котором неспособен улавливать воздух.

Аэростат крепится к генератору не хитрым способом — в самом аэростате проделывается отверстие, в него вставляется конец ротора генератора с резьбой и гайкой. Эта гайка остаётся внутри оболочки. Поверх оболочки на ротор надевается пластиковая круглая пластина с отверстием в центре. Поверх пластины ещё гайка, затем пластина и оболочка смазываются клеем и прочно стягиваются. В случае успеха соединение будет прочное и герметичное.

Рис.5.

Рис.4.

Трос крепится к раме не просто так, а с использованием простого механизма. Он является неотъемлемой деталью генератора, т. к. препятствует закручиванию троса вокруг своей оси. Наш ветрогенератор в зависимости от направления ветра меняет своё положения, т. е. будет вращаться и со временем трос будет закручиваться и укорачиваться. Именно этому механизм не даёт произойти.

Рис.5.

Заключение

1. Экономическая, экологическая целесообразность использование энергии ветра. Ветродвигатели не загрязняют окружающую среду, дают огромную экономию топлива. 2. Срок их службы не менее 10 - 15 лет и окупаются они очень быстро. 3. Конструкция установки очень проста и надежна, они не требуют особых затрат. 4. Конечно, использование ветрогенераторов не решит всех проблем энергетики, но поможет реально минимизировать расходы на выработку электроэнергии. Приведем некоторые данные об использовании ветра за рубежом. В США 2009 г вырабатывали электроэнергию 13 тысяч ветродвигателей средней мощности 75 кВт. Для таких ветродвигателей строят башни диаметром в несколько метров и высотой до 50 м. Успешно используют энергию ветра в Нидерландах, Великобритании, Канаде, Японии, Австралии, в Индии, 10 тысяч ветродвигателей действуют в Китае. В развитых странах ветродвигатели решают не частные задачи, а работают на единую энергосеть. Сравнение с зарубежным опытом прямо скажем не в нашу пользу. Сегодня Украина, в связи с высокими ценами на газ и нефть, взяла курс на использование альтернативных источников энергии, которыми являются энергия Солнца и ветра. В селе Перова Симферопольского района 2011 г была построена электростанция использующая солнечную энергию для получения электрической энергии, в Сакском районе установлены ветрогенераторы.

Спасибо за внимание