Украшением ландшафта загородной территории служат часто цветники, светильники, садовые статуэтки. Счастливцы же, вблизи загородных владений которых протекает ручей или река, могут украсить территорию еще и путем сооружения на ней водяной мельницы. Журчание воды успокоит нервы и создаст атмосферу уюта. Знойным летом около мельницы хорошо потому, что прохладно.
Получение водного потока
Если нет возможности обеспечить естественный водный поток, прибегают к искусственному способу. Тут такие варианты:
- Декоративные конструкции помещаются под желобом, и тогда колесо вращается во время дождя. Хотя небольшой насос и поливочный шланг, по которому вода подается на крышу, позволят запустить механизм и в отсутствие осадков. Стекшая на колесо вода может отводиться потом в огород.
- Для организации потока используются неровности рельефа участка. На возвышенности в землю врывается емкость, в которой скапливаются осадки или поступает вода из скважины. Возле емкости ставится мельница, к которой жидкость подводиться по желобу.
- На ровной площадке возвышенность создается при желании искусственным путем, по технологии «альпийской горки» — с использованием уплотненной почвы и булыжников. В середину архитектурной формы можно замуровать шланг, бьющая из него вода сымитирует подземный ключ.
- Мощности насоса должно хватать для перекачивания воды из резервуара внизу в накопитель вверху или подачи на само колесо мельницы. Мощность зависит от расстояния, на которое подается жидкость.
Самодельная мельница
К сооружению главной конструкции приступают по завершении обеспечения перепада уровней воды. Конструкция мельницы довольно простая: нужен домик с насосом и колесо, движимое силой воды, переходящей в нижний резервуар из верхнего.
Если есть каскад, можно справиться без домика — хватит одного или нескольких колес. Строение может быть из дерева, кирпича, иного подходящего материала.
Колесо можно сделать так:
- Из колеса велосипеда.
- С применением катушки для кабеля.
- Из круга, выпиленного из сколоченных досок.
- Из куска трубы с лопастями, прикрепленными к ним.
В любом случае должно быть следующее:
- Лопасти.
- В центре колеса труба для монтажа оси, вокруг которой происходит вращение.
- Части прикрепляются механически.
Делается две опоры, на которые, с помощью подшипников, подвижно крепится ось. Желоб подводится к верху колеса. Если лопасти из дерева, стоит вскрыть их лаком, отталкивающим воду. Металлические лопасти рекомендуется покрасить для защиты от ржавчины. Сооружаются каналы, по которым вода потечет в огород или иное место.
Опоры могут быть выложены из бута или кирпича: разрушающиеся со временем грани лишь придадут конструкции оригинальности. Камень и кирпич сочетается с деревом.
Срок службы деревянных элементов будет большим, если они изготовлены из древесины твердой породы. Металлические части обрабатываются ортофосфорной кислотой: коррозия в этом случае останется поверхностной, а естественное старение добавит виду оригинальности.
Декоративное оформление может выполняться с помощью следующих материалов:
Место, куда бьет струя воды, можно устелить морской галькой. По сторонам от желоба и около домика высаживают декоративные растения. Участок вокруг конструкции может быть вымощен плиткой.
Использование силы воды
Мощный водяной поток мельницы, кроме того, что радовать глаз, способен приносить еще и практическую пользу: ось колеса может раскручивать ротор электрического генератора, за счет чего обеспечивается освещение дорожек, к примеру, или же воду можно направить на грядки для полива.
Стилевое оформление
Водяная мельница своими руками прекрасно впишется в ландшафтный дизайн в стиле «кантри». Размер конструкции выбирается в зависимости от мощности водного потока, хотя для декоративного оформления хватит примерно 1 м высоты.
Популярен и уникальный стиль «фахверк», когда снаружи виден каркас построек. Чтобы оформить участок в этом стиле, дачнику понадобится коричневая и белая краска, тонкие рейки и черепица для крыши. Мельничный домик красится в белый цвет, затем оклеивается декоративными полосами. Поверхность разбивается на треугольники и мелкие квадраты. В результате фронтальная часть приобретет весьма необычный вид. Возле мельницы можно высадить белые цветы или поставить скамейку коричневого цвета.
Многие предпочитают японский стиль. Если выбран он, главными украшениями мельницы станут камни, растения и сама вода. Цвет домика должен быть темным. При желании сооружается каменная башенка или скамейка, вокруг высаживаются карликовые деревья. Колесо декорируют песком, кусками раковин или галькой.
В каком бы стиле не была оформлена ваша загородная территория, водяная мельница, гармонично вписывающаяся в общий стиль украсит дачный участок!
Изготовление каркаса водяного колеса
Изготовление колеса начинаем с каркаса, который состоит из двух колец (обода) и диагоналей, скрепляющих фрагменты кольца и придающих жесткость всей конструкции.
Кольца изготавливаем из доски 30 х 200 мм. Каждое кольцо состоит из восьми дуг (частей), а на два кольца нам потребуется изготовить шестнадцать таких деталей. Вот чертеж дуги с точными размерами.
Ширина дуги получается 134 мм, такой размер получился в результате минимизирования затрат на стройматериалы, доска шириной 200 мм популярна и вы ее без труда найдете на любом рынке или в магазине. Также можно применить доску другой толщиной, если не будет 30 мм, смело берите толщиной 25 мм, ее прочности вполне хватит и облегчит конструкцию, я просто перестраховывался.
Для изготовления дуг, сделайте точный шаблон из картона или жести, проще вымерить и вычертить один раз на шаблоне, а затем переносить на все заготовки. Для выпиливания дугообразных сторон используйте лобзик. Торцевые стороны должны быть ровными, для плотного прилегания дуг друг к другу, поэтому их отрезайте торцовочной или отрезной дисковой пилой.
После изготовления дуг, выложите их на ровной поверхности, должно получиться кольцо, если стыки плохо совпадают, подгоните их немного, но это не столь важно, самое главное, чтобы кольцо имело правильную круглую форму, а для проверки этого, где бы вы ни промерили диагональ, размер диаметра должен быть один и тот же.
Скрепите их саморезами как показано на эскизе:
Но не перемещайте кольцо, нет жесткости, необходимо изготовить и прикрутить диагонали, сейчас и займемся их изготовлением. Диагонали изготавливаем из бруса 30 х 70 мм. Для двух колец нам понадобится 4 штуки длинных по 2 м и 8 штук коротких по 1 метру (всего 16 м.п.). Длинные изготавливаем, отпиливая до размера 2000 мм, а затем запиливаем в средине для стыковки друг с другом как на чертеже:
Короткие изготавливаем согласно чертежа, 8 шт:
Длинные стыкуем и скручиваем между собой, но подальше от средины, там мы будем потом просверливать отверстие диаметром 30 мм.
Прикладываем сначала длинные диагонали к кольцу так, чтобы диагонали перекрывали стык дуг, и стык дуг был посредине диагонали. Не спешите прикручивать, перепроверьте, что бы все было ровно и симметрично, от этого зависит правильность конструкции. Прикрутите длинные диагонали к кольцу несколькими саморезами, попозже укрепим болтами.
Так же присоединяем короткие диагонали и наживляем их при помощи саморезов.
Затем изготавливаем четыре крепежные пластины, которые усилят конструкцию. Металл применяем не менее 2 мм. Вырезаем болгаркой до нужного размера и высверливаем отверстия для болтов согласно чертежу:
Далее необходимо прикрутить пластины, но для этого опять промериваем все диагонали. Прикладываем пластину, центральное отверстие в пластине должно быть ровно по центру круга, просверливаем отверстия в диагоналях через пластину по одному, чтобы не сбить центровку, прикладываем с другой стороны пластину и скручиваем болтами.
После того как скрутили пластины, просверливаем отверстия для болтов в местах крепления диагоналей с кольцами, по два болта в один конец, как на эскизе:
Далее просверливаем отверстие в средине диагоналей через металлическую пластину диаметром 30 мм.
Все то же самое со вторым кольцом. Все, каркас готов, теперь его можно двигать и перемещать.
Чтобы проверить правильность сборки, оденьте каркас на что-нибудь и крутаните, должно крутиться ровно без больших биений.
Сборка водяного колеса
Сборку водяного колеса лучше производить на весу, то есть наденьте изготовленные две половины каркаса на что-нибудь, можно на лом и подвесьте.
Соединять две половины каркаса мы будем при помощи соединительных досок. Длина данных досок 40 см. В качестве материала для их изготовления можно применить любой материал, желательно с замком (шип-паз). Например, часто после строительства остаются куски имитации бруса, или можно использовать любую обрезную доску толщиной не менее 20 мм. Но не надо сильно широкую, укладку производим по окружности, оптимальная ширина 13-15 см. На чертеже в качестве соединительной доски применена имитация бруса 145 мм (рабочая 135 мм), на все по кругу ушло 40 штук по 40 см, то есть 16 м.п.
Перед тем как собрать два каркаса, совместите на них диагонали и начинайте скручивать. Крепление досок производим через дуги саморезами, по 4 шт. на доску. Желательно перед закручиванием саморезов просверлить отверстие тонким сверлом, что бы ни лопнули доски. Если используете доски без замка, старайтесь плотно подгонять доски друг к другу (не получается — используйте силикон), а если используете доски с замком, то не соединяйте их плотно, раздвигайте немного. Отрезку желательно производить торцовкой.
Далее изготавливаем перегородки из доски 20 х 150 мм. или 25 х 150 мм. Нам понадобиться так же 40 штук по 40 см. всего 16 м.п. Нарезать предпочтительней торцовкой. Крепим саморезами, по 4 шт. на доску, так же предварительно просверливаем отверстия тонким сверлом. Все, водяное колесо готово.
Посчитаем стоимость материала:
Доска 30 х 200 мм. , необходимо 14 м.п. по 50 руб. за м.п. = 700 руб.
Брус 30 х 70 мм., необходимо 16 м.п. по 40 руб. за м.п. = 640 руб.
Доска имитация бруса, нужно 16 м.п., 3 доски по 6 м = 750 руб.
Доска 20 х 150 мм., необходимо 16 м.п., 3 доски по 6 м = 800 руб.
Саморезы, болты и металл 2мм 1м2 = 700 руб.
Именно на этом месте Мы попытаемся сделать нашу новую гидроэлектростанцию. Ранее на этом пруду уже были предприняты попытки создания самодельной ГЭС из беличьего колеса с ременной передачей на генератор (она кстати показана на фото в конце статьи), который давал ток около 1Ампера, этого было достаточно для питания нескольких лампочек и радиоприемника в нашем маленьком охотничьем домиком. Данная электростанция успешно проработала более 2-х лет, и мы решили создать на месте этой мини плотины более мощный вариант аналогичный вариант гидроэлектростанции.
Для изготовления мини плотинной ГЭС на м понадобится:
— обрезки листового металла и уголки;
— Диски для колеса (использовались от корпуса вышедшего из строя генератора фирмы Onan);
— Генератор (его сделали из двух дисков диаметром 11 дюймов от дисковых тормозов Доджа);
— Ведущий вал и подшипники – вроде бы тоже от Доджа, мы не помним точно, так сняли их своими руками с какой-то другой самоделки;
— медная проволока сечением примерно 15 мм;
— немного фанеры;
— магниты;
— полистироловая смола для заливки ротора и статора.
Процесс изготовления
Лопасти ведущего колеса делаем из разрезанной на 4 части 4-х дюймовой стальной трубы.
Мы сделали шаблон, который помог заложить из отверстия, Боковые поверхности колеса – диски диаметром 12 дюймов.
Делаем шаблон, с помощью которого размечаем отверстия для ступиц (5 штук), а также позицию угол лопастей. В таком колесе, если посмотреть сбоку, вода бьет сверху, примерно в районе 10 часов, проходит через середину колеса и выходит внизу, на 5 часах, так что вода бьет по колесу два раза. Мы пересмотрели большое число фотографий и попытались смоделировать ширину и угол лопастей. На фото сверху – разметка для краев лопастей и отверстия для крепления колеса к генератору. В колесе 16 лопастей.
Шаблон приклеили к одному из дисков – будущей боковой поверхности колеса, оба диска мы зажали вместе. На фото выше – сверление маленьких отверстий для позиционирования лопастей.
Делаем зазор между дисками в 10 дюймов, используя шпильки со сплошной резьбой, и максимально аккуратно выравниваем их перед установкой лопастей.
Процесс сварки колеса показан на фото выше. Очень важно, чтобы лопасти сделаны из оцинкованной стальной трубы. Перед сваркой необходимо зачистить цинк с краев лопастей, так как при сварке гальванизированный металл выделяет токсичный газ, чего мы стараемся избежать.
Готовое колесо нашей будущей гэс, без генератора. На, другой стороне колеса (противоположной генератору) в боковом диске есть отверстие в 4 дюйма диаметром – для удобства прикручивания к генератору, а также для очистки, чтобы засунуть руку и вынуть палки и прочий мусор, который может занести внутрь вода.
Сопло имеет такую же ширину (10 дюймов), что и колесо, и около 1 дюйма высоты с того конца, где выходит вода. Площадь сопла чуть меньше, чем 4-х дюймовая труба, на которую сопло насажено. На фото сверху – мы гнем металлический лист своими руками для сопла.
Насаживаем колесо на ось, наша ГЭС практически готова, осталось только сделать и установить генератор. Вся конструкция подвижная. Мы можем двигать сопло вперед, назад, вверх, вниз. Колесо и генератор могут двигаться вперед и назад.
Изготовление генератора для нашей ГЭС.>
Делаем обмотку статора и подготавливаем для заливки. Обмотка состоит из 9 катушек, каждая катушка состоит из 125 витков медной проволоки сечением 1,5 мм. Каждая фаза состоит из 3-х последовательно соединенных катушек, мы вывели наружу 6 концов, так что можем сделать соединение как звездой, так и треугольником.
А это статор – после заливки. (Для его заливки используем полиэстеровую смолу) Его диаметр 14 дюймов (35.5 см) , толщина 0,5 дюйма 1,3 см.
Делаем шаблон из фанеры – для разметки под магниты.
На фото – шаблон и один из тормозных дисков (будущий ротор).
Расставляем по подготовленному шаблону 12 магнитов размером 2,5 х 5 см, толщиной 1,3 см.
Заливаем ротор полиэстеровой смолой, и когда смола засохнет ротор будет готов к работе.
Вот так выглядит наша почти законченная гидроэлектростанция в сборе с генератором.
Фото с другой стороны. Под алюминиевой крышкой – два мостовых выпрямителя из 3-х фазного переменного тока в постоянный. Шкала амперметра – до 6А. В этом состоянии, когда воздушный зазор между магнитными роторами уменьшен до предела, машина выдает 12,5 вольт при 38 об/мин.
В заднем магнитном роторе, есть 3 настроечных винта для регулирования воздушного зазора, для того, чтобы генератор мог вращаться быстрее по необходимости, в надежде найти оптимум.
На досуге, участие в создании ГЭС принимало 17 человек.
Приступаем к изготовлению крепежных элементов, для этого сначала очищаем с листового металла и уголков всю ржавчину, грунтуем и красим, это конечно не обязательно, но так красивее, да и вид товарный будет.
Наш генератор с водяным колесом готов, осталось только установить его !
Было бы неплохо соорудить экран от брызг для генератора, который вращался бы вместе с колесом, но мы так и не нашли подходящего материала. Поэтому решили сделать это потом, если ГЭС заработает.
Еще фото генератора с водяным колесом. Сопло еще не установлено, оно сзади в кузове и мы скоро его поставим.
На фото – место где мы хотим ее поставить. 4-х дюймовая труба выходит снизу запруды, перепад около 3-х футов. Мы забираем только небольшую часть водяного потока.
Эта наша старая микро-ГЭС, проработавшая 2 года, включая зимы. Ее хватало на 1 Ампер (12 Ватт) или около того. Это беличье колесо, с ременной передачей на движок от компьютерного стримера фирмы Ametek. Натяжение ремня критично для успешной работы, его надо часто настраивать. Мы надеемся, что соорудили нечто лучше этого.
Вот и наша ГЭС на месте, производим ее настройку. Наконец, мы приходим к теоретически предсказанным параметрам: лучший результат получается, когда вода входит на 10 часов колесного диска, и выходит в районе 5 часов.
Заработало! Выход около 2 Ампер (1,9 если быть точным). Увеличить ток не удается. Настройки производить нелегко – каждое передвижение колеса требует соответствующего передвижения сопла, и наоборот. Еще мы можем изменять воздушный зазор и менять соединение со звезды на треугольник. Результат явно лучше у звезды – мощность выше, чем у треугольника при тех же оборотах. В итоге мы остановились на звезде, с зазором 1,25 дюйма (довольно много).
Машинку можно сделать чуть дешевле, если использовать менее мощные магниты и меньший воздушный зазор… или она может выдавать больше тока с теми же магнитами, меньшим зазором и катушками с большим количеством витков. Когда-нибудь мы этим займемся. А пока – колесо выдает 160 об/мин на холостом ходу, 110 об/мин под нагрузкой, производя 1,9 А х 12В.
Удовольствия мы получили море, было очень весело, да и мини-ГЭС неплохо работает. Нам все-таки нужен экран на генератор – в речке полно магнетитового песка! Каждые несколько часов приходится очищать магнитные роторы от песчаных нарастаний. Надо или ставить экран, или приделать пару мощных магнитов на входе в трубу.