Подросток придумал новый тип солнечных панелей

Поделиться



Подросток Милан Карки из сельского района Непала нашел решение для развивающихся мировых энергетических потребностей. Он предложил новый тип солнечных панелей с использованием человеческого волоса



Дело в том, что волосы могут легко служить в качестве проводников тока в солнечных панелях и могут революционизировать возобновляемые источники энергии. Это позволит сделать энергию более дешевой и экологически чистой.

«Сначала я хотел обеспечить электричеством свой дом, потом свою деревню. Сейчас я думаю об энергии для всего мира, — говорит 18-летний изобретатель. — Волосы заменяют кремний, дорогой компонент, который обычно используется в солнечных панелях, а это означает, что панели могут быть изготовлены по низкой цене для тех, кто не имеет доступа к электричеству».

Созданная Миланом солнечная панель производит 18 Вт энергии, и ее стоимость составляет всего 38 долларов. Сейчас подросток пытается наладить коммерческое производство, сообщает Facepla.net.

Массовое производство позволило бы удешевить продукцию в четверть. Солнечная панель может зарядить мобильный телефон или парочку аккумуляторов, способных обеспечить свет на целый вечер.

Источник: greenevolution.ru

Airbus разработал шлем для аэрофобов

Поделиться







Тем, кто любит летать в самолете в тишине и спокойствии, наверняка понравится новая разработка авиакомпании Airbus. Французский производитель самолетов подал заявку на патент на шлем виртуальной реальности с системой активного подавления шума.

Разработанный французскими инженерами шлем выглядит как нечто из фильма «Звездные войны». Устройство позволяет своему владельцу полностью погрузиться в мир виртуальной реальности во время полета, максимально оградив его от посторонних шумов.

Если устройство воплотится в реальность, то оно поможет аэрофобам забыть о страхе полетов на самолете на огромной высоте над землей. Всем остальным шлем даст возможность расслабиться и отвлечься от докучающих соседей.

«Некоторые пассажиры испытывают страх во время авиаперелетов. Наше изобретение призвано повысить комфорт пассажиров», — говорится в заявке на патент компании Airbus.

Согласно чертежам, опубликованным на сайте Бюро патентов и торговых марок США, шлем со встроенным в козырек экраном будет крепиться к подголовнику кресла. Устройство можно будет использовать для видеоигр, просмотра фильмов и прослушивания музыки. Каждый такой шлем будет укомплектован миниатюрной подушкой безопасности для защиты головы пассажира при внезапной турбулентности.





Интересно, что в патенте также описывается возможность распыления ароматической жидкости внутри шлема. Это подразумевает, что каждый пассажир сможет выбирать для себя аромат, которым он будет наслаждаться во время полета.

Однако не факт, что описанный в патенте продукт станет реальностью. Как сообщил Yahoo представитель Airbus, компания подает тысячи заявок на патенты на самые разные вещи, независимо от того, превратятся ли они в коммерческие продукты или нет.

Вопросы комфорта и безопасности полетов на авиалайнерах всегда актуальны. Так, инженеры предлагают оснащать пассажирские самолеты сверхлегкими парашютами.

Источник: hi-news.ru

Студенты создали «черный ящик» для велошлема

Поделиться







Похоже, до сих пор велосипедные шлемы были последним продуктом в списке претендентов на «умное» обновление. Всё было бы именно так, если бы не американские студенты, пожелавшие оснастить велошлем датчиками для сбора жизненно важных сведений. Так называемый «черный ящик» способен звать скорую помощь, общаться с велосипедистом и обеспечивать громкую связь с помощью смартфона.

Умный велосипедный шлем является совместной разработкой студентов Университета штата Орегон и компании Intel. В списке встроенных вещей, которые могут потенциально спасти жизнь велосипедиста, числятся акселерометры, динамики, микрофон и светодиодный фонарик. В комплексе они обеспечивают владельца шлема информацией о состоянии транспортного средства и безопасности езды. Например, при расследовании дорожно-транспортного происшествия система может помочь выяснить обстоятельства и причины случившегося.





В случае аварии заботливый шлем поинтересуется состоянием здоровья своего владельца. При необходимости устройство осуществит синхронизацию со смартфоном, проведет несколько быстрых медицинских тестов и на основе их результатов свяжется со службой спасения от имени пользователя, передает Daily Mail. Информация, записанная в память устройства, может быть позже изучена во всех подробностях.





С помощью специального приложения для операционной системы Android умный шлем может передавать данные о расстоянии, скорости и направлении движения на смартфон. Но его главная особенность в другом – возможность выяснить подробности аварии.

Авторы разработки говорят, что шлем выполняет не только функции самописца, но также воспроизводит музыку и обеспечивает громкую связь.









Источник: hi-news.ru

Страны с самым быстрым интернетом

Поделиться



Скорость подключения к Интернету в разных странах измеряется средней пиковой скоростью связи. Она представляет из себя среднее число всех измеренных скоростей у всех зарегистрированных IP-адресов в определенном регионе. У разных стран различные мощности коммуникационных систем и покрытие оптоволоконными высокоскоростными сетями. Представляем вас список из 10 стран с самым быстрым интернетом.



Интернет в Сингапуре

Эта страна является одним из самых богатых технических центров во всем мире, со средней интернет-скоростью в 30.7 мегабит в секунду, что почти вдвое выше средней пиковой глобальной интернет-скорости. В стране насчитывается шесть поставщиков интернет-услуг и более чем 300,000 пользователей широкополосного интернета. Такая быстрая скорость интернета обеспечивается благодаря ультраскоростной волоконной сети, строительство которой началось в 2010.



Интернет в Израиле
Израиль является ближневосточной страной со средней скоростью подключения к Интернету в 30.9 мегабит в секунду. Это одна из нескольких стран, где широкополосный доступ к интернету доступен 95% всего населения. Интернет предоставляется через кабельную инфраструктуру и телефон двумя крупнейшими компаниями в коммуникации, HOT и Bezeq.



Интернет Болгарии
Скорость широкополосного интернета в этой стране достигает 32.1 мегабита в секунду, что помещают Болгарию в список стран с самым скоростным подключением в мире. В этой стране приблизительно 50% интернет-пользователей используют локальную сеть. Асимметричная цифровая линия была введена в Болгарии наряду с либерализацией телекоммуникационного рынка, что позволило значительно улучшить передачу данных.



Интернет в Швейцарии
В Швейарии одна из самых быстрых широкополосных сетей в мире и одно из самых больших покрытий на континенте. В настоящее время страна имеет среднюю скорость подключения к Интернету в 32.4 мегабита в секунду. ADSL и VDSL линии здесь наиболее популярны, но компании больше всего полагаются на спутниковую и xDSL связь, из-за их широкой доступности.



Интернет в Бельгии
С 1999 года, когда ADSL впервые появился в Бельгии, средняя скорость подключения к Интернету увеличилась до 32.7 мегабит в секунду. Это позволило Бельгии оказаться среди стран с самым быстрым подключением к интернету в мире. В дополнение к этому, у страны также есть развитая кабельная сеть, где скорость достигает 100 мегабит в секунду.



Интернет в Чехии
Чешская Республика имеет довольно высокую скорость подключения к Интернету, которая является одной из самых быстрых в Европе. Максимальная скорость достигает 120 мегабит в секунду с кабельным Интернетом, которым пользуется большинство жителей страны.



Ирландия
Ирландия находится среди стран с самым быстрым интернетом в мире. Более 50% населения этой страны имеют свободный  доступ к широкополосному интернету со скоростью в 70-100 мегабит. Кабельный интернет, технологии третьего поколения и DSL — самые популярные виды связи в Ирландии.



Румыния
Даже после того, как средняя пиковая скорость упала на 3.2%, Румыния все еще находится среди стран с самым быстрым интернет соединением. Широкополосная скорость в стране достигает 32.5 мегабит в секунду, и пользуются ей более 50% жителей Румынии.



Южная Корея
Эта страна входит в список нескольких азиатских стран с самым быстрым интернет-соединением в мире. Средняя скорость подключения к Интернету составляет 48.8 мегабит в секунду. В Южной Корее также есть сеть ADSL, которая в состоянии обеспечить скорость от 2 до 8 мегабит в секунду.



Гонконг
Средняя пиковая скорость интернета в Гонконге составляет 54.1 мегабит в секунду. Широкополосный интернет может разгоняться до 1000 мегабит в секунду благодаря оптоволоконной сети, подведенной в каждый дом. Правительство всячески поддерживает подключение, потому сеть охватывает около 70% населения страны. Здесь нет никаких ограничений по контенту, а для создания вебсайта не требуются никакие лицензии.



Источник: lifeglobe.net/

Солнечное мороженое

Поделиться



Крупнейший мировой производитель мороженого, компания Unilever, пришла к идее создания холодильных установок на точках продаж их мороженого, которые были бы полностью энергонезависимыми.

Тестируемые образцы розничных киосков не только не зависят от электросети – продавцы даже могут подзаряжать от них свои сотовые телефоны. При этом, воздействие на окружающую среду – минимальное.

Создание экологически-нейтральных морозильников является частью плана компании по устойчивому существованию, который, в том числе, подразумевает снижение выбросов парниковых газов от холодильных установок.

Что касается самой компании, у которой порядка 2 миллионов розничных точек и, соответственно, не меньше морозильников на них, она может стать первой в своем сегменте, так активно положившейся на Солнце.

Unilever собирались приобрести 850 тыс. солнечных морозильников в период с 2010 по 2015 год, но они уже перевыполнили этот план. На сегодня, куплено уже 1,5 млн холодильных установок.

Современные холодильники сделанные из переработанных материалов, сокращают потребление электроэнергии до менее чем 0,5 кВт·ч в день. Это сравнимо с работой телевизора в течение 3-х часов. Кроме снижения нагрузки на общую энергосеть, эта инициатива снижает потребность в «сухом льде» для точек розничных продаж.

Источник: greenevolution.ru

Горные козлы вдохновили студента на создание протеза для скалолазов

Поделиться







Обычно скалолазание — табу для тех, кто вынужден ходить с протезом. Причиной этого является то, что большинство протезов не предназначены для покорения горных вершин, однако это не означает, что люди должны отказываться от любимого занятия.

Студент института Пратт в США Кай Лин (Kai Lin) разработал протез, предназначенный специально для скалолазания, который получил название Klippa. Во время разработки дизайна протеза Кай Лин вдохновлялся анатомией горных козлов, которые являются лучшими скалолазами в мире.





Однако развитие его проекта было связано не только с изучением животных. Во время создания протеза создатель провел большое количество исследований в области людского скалолазания, изучая основные типы движений, которые там часто встречаются.

Кай объединил опыт людей и животных и создал протез, имеющий копыто козла и анатомию человеческой ноги. Копыта являются важной частью скалолазания коз, так как они позволяют животным намного лучше передвигаться по горным породам.





В данный момент Кай не наладил массовое производство протеза, однако он надеется, что его изобретение придется по душе людям, которые хотят заниматься скалолазанием, но не имеют для этого физических возможностей.

Источник: hi-news.ru

Солнечные панели, используемые для декора фасадов

Поделиться






Солнечные панели, хоть и в целом являются для нашей экологии и экономики полезными, но совершенно не привлекательны в плане их внешнего вида. Мало кому придет в голову декорировать свое сооружение с помощью солнечных панелей. Разве что художников кинолент про шестидесятые или семидесятые годы, когда данный стиль являлся довольно популярным и суперсовременным.

Но сотрудники компании S.M.I.T. смогли подготовить солнечные панели, которые выглядят как лепестки плюща. Они будут отлично выглядеть на фасаде любого дома.

Как выяснилось данный плющ, обладает возможностью не только поглощения энергии, как некоторые лампы в качестве плюща, о которых миру уже достаточно давно известно, но и, непосредственно вырабатывать энергию самостоятельно. Так как компания создала самые настоящие батарее в форме листочков этого растения.

На фасадах многих сооружений, в особенности, старинных домов, достаточно часто произрастает дикий виноград и плющ. Это является и экологичным и достаточно красивым. Подобные вьющиеся растения на стенах строения придают ему большую красоту и некоторую солидность, а также эстетичности. Что просто невозможно сказать о простых солнечных панелях, которые в большинстве своем ставят на крышах, как можно ближе к солнцу и подальше от глаз посторонних людей.

Но специалисты выше упомянутой компании смогли разработать солнечные батареи, которые своей внешностью напоминают листья плюща большого размера. Их, в отличие от простых панелей, можно с большим успехом использовать в декоре, развесить на фасаде строения. Они будут выглядеть просто отлично, так как именно с данной целью их и разрабатывали.

 Дома с подобной «зеленью» солнечного, экологически чистого плюща на фасадах будут выглядеть очень солидно, исторично, экологично и привлекательно, как с зарослями дикого виноградника или настоящего плюща на них.

Источник: ecofriendly.ru/

Компания Panasonic стирает грань между фото- и видеосъемкой

Поделиться







Часто ли бывало так, что вы переживали из-за того, что не успели вовремя сфотографировать важный момент своей жизни? Компании Panasonic и Red предлагают по-новому взглянуть на процесс фотографирования, выбирая необходимые кадры из высококачественного видео.

Система Panasonic называется «4K Photo» и позволяет извлекать фотографии из видео с разрешением 4К, частотой 30 кадров в секунду и 100 мегабитным видеопотоком. В свою очередь, компания Red имеет более интересный план, который включает в себя возможность получения 19-мегапиксельных RAW-фотографий из видео, снятого камерой за 17 000 долларов.

У компании Panasonic новая функция будет доступна в фотоаппаратах LUMIX DMC-GH4 и DMC-FZ1000, благодаря обновлению их прошивок, сообщает ресурс Engadget. Для тех, кто не имеет подобной техники японской компании, но имеет желание получать фото из видео, придется раскошелиться на один из данных фотоаппаратов.

Работает система «4K Photo» очень просто. Вы снимаете обычный 4К-видеоролик, а затем можете извлечь из него любой кадр в комплекте с его EXIF-данными. Изображения можно захватывать в формате 16:9, 4:3, 3:2 и даже 1:1. Конечно, качество фотографии будет хуже, чем у профессиональных фотоаппаратов, однако компания Panasonic предлагает использовать внешний рекордер, чтобы получать более качественные снимки.

Как сообщает компания Panasonic, данная система будет полезна в те моменты, когда хочется сделать снимок быстротечного момента, например всплеска воды или выстрела. Конечно, никто не запрещает извлекать фото из видео, снятого на фотокамеры других производителей, однако мысли Panasonic по этому поводу вызывают некоторый интерес, связанный с будущим фото- и видеосъемки.

Источник: hi-news.ru

Конструкция винта ветрогенератора

Поделиться



 

    




Ветроэнергетика сегодня — это активно развивающаяся отрасль. Но использование энергии ветра связано с определенными трудностями, в частности слабым и непостоянным напором ветра. Рассматриваемая далее конструкция винта позволяет повысить эффективность работы ветрогенератора.

 

На сегодняшний день существует множество конструкций винтов ветрогенераторов. Данная конструкция является усовершенствованной версией этого множества и обладает более высокими характеристиками в условиях использования при слабом и непостоянном ветре.
Все существующее множество можно условно разделить на два типа. Первый тип использует подъемную силу ветра (ветряк с горизонтальной осью вращения), второй тип использует силу напора потока (ветряк с вертикальной осью вращения). Данная конструкция совмещает в себе обе возможности использования силы ветра.
Давайте подробнее рассмотрим эту конструкцию.



На рисунке выше показана конструкция ветрогенератора с вертикальной осью вращения. Лопасти вращаются вокруг своей оси в обратную сторону вращения ветряка.
Ветрогенератор необходимо строго ориентировать по направлению ветра.
На рисунке ниже представлена конструкция ветрогенератора (вид сверху).



При работе ветрогенератора лопасти вращаются вокруг своей оси в обратную сторону вращения ветряка таким образом, что за время поворота ветряка на 360 градусов лопасть повернется на 180 градусов.
Соблюдая такую пропорцию вращения, мы в итоге получим, что лопасть, двигающаяся по направлению движения ветра, перпендикулярна потоку движения ветра. (1)
В момент обратного хода, когда лопасть движется против ветра, она повернута к потоку ребром и имеет наименьшее лобовое сопротивление. (3)
В промежуточном состоянии лопасть расположена под углом к направлению движения ветра, и на неё действует подъемная сила, вектор которой совпадает с вектором вращения ветрогенератора. (2,4)
Давайте более подробно рассмотрим силы, действующие на лопасти ветряка.



Считаем, что ветряк крутится со скоростью движения ветра или близкой к этому. Лопасть в положении 1 расположена перпендикулярно потоку ветра и движется со скоростью ветра, она не выполняет никакой работы, ее КПД равен нулю. В положении 2-3 лопасть, двигаясь по направлению движения ветра, начинает смещаться перпендикулярно потоку ветра и с учетом скорости вращения ветряка и скорости ветра набегающий поток попадает в ребро лопасти, обтекая ее, и создает подъемную силу, вектор которой направлен по направлению вращения ветряка. Показана стрелочками, размерами стрелок условно показал увеличение подъемной силы ветра. В положении 4 лопасть незначительно смещается по направлению ветра, основное ее движение перпендикулярно потоку, и с учетом скорости вращения ветряка и скорости ветра набегающий поток попадает в ребро лопасти, обтекая ее, и создает подъемную силу, вектор которой направлен по направлению вращения ветряка. В положении 5 лопасть движется перпендикулярно потоку, так как это происходит в ветряках с горизонтальной осью вращения, и на нее действуют такие же силы, как и на них. В положении 6-7-8 лопасть движется не только перпендикулярно потоку, но и начинает движение навстречу ему. Поэтому подъемная сила ветра растет, но вектор ее теперь постепенно отклоняется в сторону от направления вращения ветряка. Показано стрелочками. В положении 9 лопасть повернута к потоку ветра ребром и движется навстречу ему с такой же скоростью. Поэтому подъемная сила в 2 раза больше, но направлена перпендикулярно направлению движения ветряка. Перейдя через условный ноль, подъемная сила меняет свое направление на противоположное, сохранив величину. В положении 10-11-12 лопасть постепенно замедляет движение навстречу потоку и увеличивает движение перпендикулярно ему. Поэтому вектор подъемной силы уменьшается, но зато направление вектора постепенно выравнивается и начинает совпадать с направлением вращения ветряка. Я хочу отметить: положение лопасти остается оптимальным для набегающего потока, который обтекает ее и срыва потока не происходит. В положении 13 лопасть движется перпендикулярно потоку, так как это происходит в ветряках с горизонтальной осью вращения, и на нее действуют такие же силы, как и на классический ветряк с горизонтальной осью вращения. В положении 14-15-16 лопасть постепенно замедляет свое движение перпендикулярно потоку ветра и увеличивает движение по направлению ветра. Подъемная сила ветра постепенно уменьшается. Вектор подъемной силы теперь совпадает с направлением вращения ветряка. Так как скорость вращения ветряка равна или близка скорости движения ветра, мы не можем получить никакой пользы от силы напора потока. Но в статическом положении, когда ветряк остановлен, возможность конструкции использовать силу напора потока является огромным плюсом. Это дает конструкции высокий стартовый порог при малой скорости ветра, позволяет растолкать конструкцию до момента, пока лопасть сориентируется относительно набегающего потока и зацепится за подъемную силу ветра.



Для сравнения рассмотрим чашечный анемометр. Воздушный поток давит на левую и правую сторону анемометра одинаково, но за счет того что с одной стороны чашечка повернута к потоку выпуклой стороной, а с другой вогнутой, создается разница в давлении на левую и правую сторону. Конструкция поворачивается. Эта разница составляет 5-10%. В моей конструкции лопасть в положении 1 повернута плоскостью к потоку, а в положении 9 — ребром. При таком расположении лопастей разница давления на левую и правую половину будет гораздо больше, чем у чашечного анемометра. Отсюда вывод: стартовый порог конструкции выше стартового порога традиционных ветряков с вертикальной осью вращения, ну и конечно с горизонтальной тоже.
У конструкции есть недостатки: в частности, по фронту и тылу ветряк наиболее полно использует подъемную силу ветра, но по флангам подъемная сила ветра или стремится к нулю или вектор подъемной силы ветра отклоняется от направления вращения ветряка.



Для сравнения рассмотрим классический ветряк с горизонтальной осью вращения. Давайте условно разделим обметаемую поверхность на три области: А, Б, С. В области А лопасть движется быстрее скорости ветра и никакой работы не выполняет, а только создает низкочастотный неприятный шум. В области Б лопасть движется со скоростью ветра и производит максимальную работу. В области С лопасть движется гораздо медленнее скорости ветра, вследствие чего производит меньше работы. В силу особенности конструкции имеет большой размер и вес в основании лопасти, что приводит к излишней парусности и инертности ветряка. Из рассмотренного выше видно, что лопасть ветряка с горизонтальной осью вращения работает фрагментарно. В моей конструкции лопасти работают всей своей поверхностью и, если вспомнить теорию, гораздо ближе к идеалу. Идеальный ветряк имеет бесконечно длинные и бесконечно тонкие лопасти.
Давайте подробней рассмотрим устройство нашей конструкции. На первый взгляд кажется что конструкция ветряка довольно сложная, требует строгой ориентации по направлению ветра, выдвигает требования вращения лопастей с заданной пропорцией, но это не так.
Рассмотрим один из вариантов реализации конструкции с заданными параметрами.



На рисунке выше представлена условная схема одного плеча ветрогенератора:
1. Лопасть ветрогенератора.
2. Зубчатый ремень (по типу ремня ГРМ) для передачи вращения от редуктора к лопасти.
3. Элемент ориентации по ветру (флюгер, хвостовое оперение).
4. Редуктор.
5. Шестеренка ориентации ветрогенератора по ветру.
6. Основание ветрогенератора.
7. Мачта на которой закреплен ветрогенератор.
Ветрогенератор закреплен на мачте 7 через подвижное соединение (подшипник) и свободно вращается вокруг своей оси. Необходимое соотношение вращения и направления вращения ветрогенератора и лопастей реализуется с помощью редуктора 4 и передается на лопасть 1 с помощью ремня 2. При работе ветрогенератора лопасти вращаются вокруг своей оси, в обратную сторону вращения ветрогенератора, (ветрогенератор вращается по часовой стрелке, лопасть вращается против часовой стрелки) таким образом, что за время поворота ветрогенератора на 360 градусов лопасть повернется на 180 градусов. Направление ветрогенератора по отношению к ветру определяется положением лопастей, которое в свою очередь зависит от шестеренки ориентации ветрогенератора по ветру 5. Шестеренка 5 закреплена на мачте 7 через подвижное соединение (подшипник) и свободно вращается вокруг своей оси. Положение шестеренки 5 определяется флюгером 3 (хвостовое оперение) который жестко закреплен на шестеренке 5 и поворачивает её вокруг оси в зависимости от направления ветра. Таким образом мы видим что для организации нужного вращения лопастей достаточно несложного механизма редуктора 4 и ремня 2, которые являются довольно простыми деталями и не могут увеличить стоимость ветрогенератора. Для ориентации ветрогенератора по ветру нет необходимости поворачивать всю конструкцию, как ветрогенератор с горизонтальной осью вращения, достаточно повернуть шестеренку 5, с чем легко справится флюгер 3, без дополнительных затрат энергии.
При небольших размерах ветрогенератора и малом количестве лопастей флюгер легко справляется с задачей ориентации ветрогенератора по направлению ветра, однако при увеличении размеров ветряка и количества лопастей на шестеренку 5 (шестеренка ориентации ветрогенератора по ветру) будет действовать значительный крутящий момент, который будет поворачивать шестеренку 5 по ходу вращения ветрогенератора. Флюгер будет противодействовать этой силе и возвращать шестеренку в исходное состояние, оптимальное для правильной ориентации ветрогенератора по направлению ветра. В результате взаимодействия этих противоположно направленных сил будет возникать раскачивания шестеренки 5, которое будет передаваться через редуктор 4, и ремень 2, на лопасть 1, что приведет к ненужной вибрации. Для того, чтобы исключить возможность возникновения ненужной нам вибрации, необходимо заменить флюгер на другую конструкцию.



На рисунке выше условно изображена конструкция ветрогенератора, у которой система ориентирования по ветру состоит из вращающейся крыльчатки 9, поворотного кожуха 10, и понижающего редуктора 11, который передает крутящий момент на шестеренку 5.



Рассмотрим принцип действия этой системы ориентирования. На рисунке выше слева схематично изображена крыльчатка и экран, который заслоняет крыльчатку от ветра. В таком положении крыльчатка находится в покое. Когда направление ветра меняется, экран уже не закрывает крыльчатку полностью и поток ветра давит на незакрытые экраном лопасти крыльчатки, приводя их в движение. Крыльчатка 9 вращается, передавая это вращение через понижающий редуктор 11 шестеренке 5, на которой закреплен экран 10. Экран вращается в ту же сторону, что и крыльчатка, но с заданным редуктором замедлением и закрывает крыльчатку от потока ветра. Вследствие чего крыльчатка останавливается. Когда направление ветра меняется в другую сторону, все происходит точно так же, только крыльчатка крутится в другую сторону и экран, поворачиваясь в сторону поворота крыльчатки, закрывает ее. Размер экрана влияет на чувствительность конструкции. Если размер экрана составляет четверть длины окружности, конструкция становится более чувствительной к смене направления ветра.
Применение редуктора дает нам возможность более четко фиксировать положение шестеренки 5 и исключает возможное раскачивание и ненужные вибрации. С другой стороны меньшее противодействие на поворот крыльчатки делает конструкцию более чувствительной к малейшему изменению направления ветра. Чем больше понижающий коэффициент редуктора, тем большее поворотное усилие удерживает шестеренка 5 и выше чувствительность конструкции к изменению направления ветра. Но большой понижающий коэффициент увеличивает время отработки изменения направления ветра, что нежелательно в условиях частого изменения направления ветра.
Компромисс между жесткостью положения шестеренки 5, размерами крыльчатки 9 и экрана 10, чувствительности конструкции к изменению направления ветра, и временем отработки поворота необходимо установить экспериментально с учетом особенностей эксплуатации в конкретных условиях.



Рассмотрим конструкцию редуктора подробно. На рисунке выше изображено: крыльчатка 9, редуктор в разрезе 11 и шестеренка 5 (шестеренка ориентации ветрогенератора по ветру). Крыльчатка 9 жестко закреплена на корпусе редуктора 11 и составляет с ним единое целое. Вся эта конструкция крепится на мачту 7 с помощью подшипника и свободно вращается вокруг мачты. Шестеренка А жестко закреплена на мачте 7 и не вращается относительно мачты. Четыре шестеренки Б крепятся к осям С через подшипники и свободно вращаются на этих осях. Оси С жестко закреплены в шестеренке 5. Шестеренка 5 крепится к мачте 7 через подшипник и свободно вращается вокруг мачты.
Вращающаяся крыльчатка передает крутящий момент на корпус редуктора 11, который в свою очередь вращает шестеренки Б. Шестеренки Б движутся вокруг шестеренки А и передают это движение через оси С шестеренки 5, которая определяет положение лопастей ветрогенератора относительно ветра. Для увеличения понижающего коэффициента редуктора можно использовать несколько сегментов, как показано на рисунке ниже.



Для данной конструкции ветрогенератора можно применить электронную систему ориентирования по ветру. Для этого необходимо убрать экран и крыльчатку. На место крыльчатки устанавливается электродвигатель, который управляется электронной схемой ориентирования по направлению ветра. Такая схема ориентирования дает возможность дистанционно управлять положением лопастей. При необходимости отворачивать ветрогенератор от ветра, тем самым останавливая его для обслуживания, подключения и отключения оборудования и т. д.
В отличие от ветрогенераторов с горизонтальной осью вращения, где ведомое оборудование находится высоко над землей, данная конструкция ветрогенератора имеет неоспоримое преимущество. Конструкция ветрогенератора позволяет легко передавать крутящий момент вниз к основанию мачты с помощью вала 12. Это значительное преимущество, если ведомое оборудование имеет большой вес и габариты и не может быть поднято высоко над землей.
Ветряк использует подъемную силу ветра как движущую силу, но реализует это посредством иной траектории движения лопастей, в сравнении с классическим ветряком с горизонтальной осью вращения. Воспользоваться силой напора потока конструкция может только в момент старта, что дает ей высокий стартовый порог. Конструкция не будет вращаться быстрее скорости ветра, и лопасти, расположенные перпендикулярно потоку, не будут тормозить вращение. Давайте подробнее рассмотрим, как работает ветряк.
Если конструкция вращается со скоростью ветра, ее лопасти расположены к набегающему потоку строго параллельно, поток обтекает лопасть равномерно с обоих сторон и подъемная сила не возникает. Если вращение ветряка отстает от скорости ветра на какой-то угол, то набегающий поток давит на лопасть с положительным углом атаки и создает подъемную силу ветра. Ветряк будет стремится достигнуть скорость ветра, но чем ближе скорость вращения ветряка к скорости ветра, тем меньше будет угол атаки набегающего потока, а следовательно и подъемная сила. Если мы будем нагружать ветряк, пытаясь затормозить его, угол атаки будет расти, а следовательно будет расти подъемная сила ветра. Скорость вращения ветряка падать не будет, но крутящий момент многократно вырастет. Ветряк сам регулирует угол поворота лопастей в зависимости от скорости ветра и снимаемой мощности. Если проводить аналогии, то классический ветряк с горизонтальной осью вращения должен уметь менять угол поворота и заклинивания лопасти в зависимости от скорости ветра в каждый момент времени. Такие лопасти сделать очень трудно.
Если сравнивать конструкцию с простым горизонтальным ветряком, то она конечно гораздо сложнее. Но это необходимое усложнение конструкции для того, чтобы адаптировать ее к нашим условиям эксплуатации. Я живу в Краснодаре. Среднегодовая ветровая нагрузка у нас — 6 м/с, перепад скоростей — от полного штиля до ураганных порывов при частых изменениях направления ветра. И такие условия почти на всей территории России. В таких условиях классический ветряк с горизонтальной осью вращения работать эффективно не будет. Необходимо усложнять конструкцию, делать поворотные лопасти, усовершенствовать систему ориентирования по ветру (во избежание раскачки). То есть мы вынуждены усложнять конструкцию, чтобы повысить ее эффективность. Если мой ветряк легко справится с задачей регулирования угла атаки в зависимости от снимаемой нагрузки и скорости ветра, то с классическим горизонтальным ветряком не все так просто. Делая поворотные лопасти, мы будем вынуждены отказаться от углов заклинивания лопасти, то есть придется сделать лопасть прямой, а это ухудшит аэродинамику винта. Поворачивать весь ветряк вместе с генератором гораздо сложнее, чем повернуть шестеренку 5 в моей конструкции (шестеренка ориентации ветрогенератора по ветру).
Основное преимущество моей конструкции перед классическим горизонтальным ветряком — это большой крутящий момент при скорости движения лопастей со скоростью ветра. Высокий стартовый порог. Простота ориентирования по направлению ветра.
Классический горизонтальный ветряк имеет очень высокую быстроходность (может доходить до 300 об. секунду), но стоит приложить к нему нагрузку, как скорость вращения резко падает.
Как провести численные сравнения получаемой мощности, я не знаю, если можете — подскажите.
Ветрогенератор надо рассматривать как комплекс: винт плюс полезная нагрузка, которую винт тянет. И согласование винта с нагрузкой — очень важный момент. Рассмотрим классический ветряк с горизонтальной осью вращения. При отборе мощности скорость вращения начинает падать, но мощность растет до какой-то величины. Мы продолжаем увеличивать отбор и тогда и мощность, и обороты падают. Задача контролера регулированием отбора мощности — держать постоянно максимальные значения, балансировать на пике. Если винт имеет поворотные лопасти, то в зависимости от скорости вращения лопасти меняют угол атаки, чтобы повысить эффективность работы ветрогенератора. Все эти регулировки приблизительные, мы точно не знаем, почему упали обороты. Изменилась скорость ветра, перегрузили ветряк отбором мощности или какие-то другие причины. Потом не надо забывать, что углы заклинивания лопасти рассчитываются под конкретную скорость ветра, и винт может выдать максимум, только если ветер соответствует параметрам винта. А делая лопасти поворотные, мы вообще вынуждены отказаться от углов заклинивания, что сильно ухудшает аэродинамику винта. Теоретический КИЭВ идеального винта с горизонтальной осью вращения Н.Е. Жуковский 0,593 Г.Х. Сабинин 0,683 при этом реальный винт, имеющий практический КИЭВ 0,4, считается отличным результатом. Грубо говоря, практический КИЭВ — это две трети от теории. Это не потому, что теория плохая, просто невозможно сделать лопасть, которая будет менять углы заклинивания и угол атаки в зависимости от скорости ветра. Непонятно как регулировать угол атаки лопасти в зависимости от снимаемой мощности (почему упала мощность, необходимо увеличить угол атаки или просто изменилась скорость потока). Поэтому все горизонтальные винты работают с усредненными параметрами, углы заклинивания рассчитываются по средней скорости ветра, углы атаки лопасти в зависимости от скорости вращения, без учета снимаемой нагрузки, и т д и т п.
С моей конструкцией по-другому, ветряк сам регулирует угол поворота лопастей в зависимости от скорости ветра и снимаемой мощности. Если мы перегрузим ветряк, угол атаки станет слишком большим, произойдет срыв потока с лопасти и обороты ветряка упадут ниже скорости ветра. Это четкая граница, мы можем нагружать ветряк до тех пор, пока скорость его вращения равна скорости ветра. Ветряк сам регулирует угол поворота лопастей в зависимости от скорости ветра и снимаемой мощности и выдает максимум, пока его скорость вращения равна скорости ветра.
Скорость вращения моего ветряка никогда не превысит скорость ветра в отличии от ветряков с горизонтальной осью вращения, но крутящий момент, который он способен выдать, многократно превышает крутящий момент ветряка с горизонтальной осью вращения. А вращение со скоростью ветра дает свои преимущества. Так при диаметре ветряка 2 м длина его окружности будет равна 6,28 м. То есть при скорости ветра 6м/с ветряк будет делать примерно один оборот в секунду. А при ураганном ветре 25 м/с будет делать всего 4 оборота в секунду. Это небольшая скорость вращения и никаких запредельных перегрузок конструкция испытывать не будет, хотя при таком ветре уже шифер с крыш улетает. Не надо сравнивать с ветряками, которые используют силу напора потока как движущую силу, так как они выполняют максимальную работу, когда их лопасть движется в три раза медленнее скорости ветра, а моя конструкция — когда лопасть движется со скоростью ветра. Следовательно моя конструкция в три раза эффективней.
Насчет потерь на механизме синхронизации, поворота лопастей. Давайте рассмотрим подробнее. При полном отсутствии ветра мы руками раскручиваем конструкцию за плечо, на котором закреплена лопасть и механизм поворота лопасти. Мы затратим какую-то энергию на вращение конструкции, часть этой энергии потратится на вращение лопасти вокруг своей оси. Но при работе ветряка все происходит не так. Лопасть является движущей деталью конструкции, на лопасть действует подъемная сила ветра. Рассмотрим лопасть подробнее. Лопасть симметрична хорде, обе грани лопасти одинаково закруглены (так как лопасть поворачивается к потоку то одной гранью, то другой). При стекании с закругленного конца лопасти поток будет срываться, образуя область низкого давления что приведет к тому, что вектор подъемной силы ветра будет смещен немного назад относительно центра симметрии лопасти. Короче говоря, лопасть, расположенная под каким-то углом к набегающему потоку, будет стремится повернуться параллельно потоку. Будет возникать крутящий момент. Это если у чемодана ручку прикрепить не по центру а сместить в сторону, чемодан перекосит, чемодан тяжелее не станет, просто точка опоры не совпадает с центром тяжести. Когда лопасть движется по фронту, относительно набегающего потока, возникающий закручивающий эффект совпадает с направлением вращения лопасти. Когда по тылу возникающий закручивающей эффект противодействует вращению лопасти. Эти силы одинаковы, но противоположно направлены и должны уравновесить друг друга. Но на практике лопасть, движущаяся по фронту, будет получать больше энергии от потока, чем лопасть, движущаяся по тылу (она находится как бы в тени первой, часть энергии поток уже отдал, и его воздействие на лопасть более слабое). Поэтому в результате сложения этих противоположно направленных сил у нас останется положительный остаток, совпадающий с направлением вращения лопасти. Чем больше лопастей имеет конструкция, тем больше затеняющий эффект и тем сильнее будет проявляться крутящий момент лопасти.
В настоящее время классический ветрогенератор с горизонтальной осью вращения применяется для промышленного производства электроэнергии. Это объясняется тем, что у него высокий КИЭВ, простотой конструкции. Но эти ветряки требовательны к месту размещения. Это должны быть площадки с сильным постоянным ветром. Таких мест немного, в основном побережье морей и океанов. Для работы в других условиях мы вынуждены усложнять конструкцию, придавая ей новые качества. Бесшумность (для возможности размещения рядом с местом проживания), простота ориентирования по ветру, высокий стартовый порог, устойчивость к ураганным порывам ветра.
Моя конструкция обладает всеми этими качествами. Ее ниша на рынке — это небольшие ветрогенераторы, размещаемые на крышах или вблизи жилых построек.
Основная идея этой конструкции — получить компактный недорогой ветряк, который способен устойчиво работать при слабых и умеренных ветрах. Такая ветровая нагрузка практически по всей территории России. Это открывает перед конструкцией широкую область применения и огромный рынок сбыта.

 

Источник: alternativenergy.ru

Моя реализация «умного дома»

Поделиться



    




Полтора года назад я писал статью о разработке своей собственной шины «CLUNET» для соединения устройств в «умном доме». Многие просят рассказать о том, что же у меня получилось в итоге, что я сейчас и попытаюсь сделать.

Попытался начертить схему моей комнаты со всеми устройствами объединёнными в сеть, картинка кликабельна:



Вся идея держится на трёх китах:

 

 

  • Децентрализация — вся система функционирует без какого-либо главного модуля;
  • Простота — минимум компонентов и лёгкость подключения;
  • Дешевизна — себестоимость устройства легко уложить в 100 рублей.
При таком подходе можно легко создавать и добавлять в CLUNET-сеть устройства, каждое из которых отвечает за какую-то простую функцию. У всех устройств есть свой адрес, при этом они могут обмениваться между собой пакетами напрямую, без участия какого-либо главного модуля, и это очень активно используется:

 

 

 

 

  • Пакеты от ДУ-приёмника получают выключатель и открыватель окна, что позволяет управлять светом и открывать окно с любого пульта или Nintendo Wii U;
  • Датчики движения информируют выключатель о том, что в комнате никого нет, и можно выключить свет;
  • Дисплей в коридоре выводит всегда актуальную температуру на улице, получаемую от датчиков температуры;
  • По команде от кодовой панели открывается дверной замок;
  • Устройство с пищалкой издаёт звуки, когда узнаёт об открытии замка, нажатии кнопки или звонке в домофон.
Этот список легко меняется и дополняется с учётом того, что прошивку каждого устройства можно обновлять прямо по сети. И нет, у меня не возникает проблем с непониманием своих исходников. Код всех прошивок получается предельно простым.

Единственным главным устройством, пожалуй, можно назвать только блок питания. В данный момент он у меня один почти на все самодельные устройства, и отлично с этим справляется. Многие скорее всего скажут: «Да у тебя же наверное всюду провода!», — отчасти это правда, но у меня нет никакой фобии по отношению к проводам. К тому же маленький шлейф с питанием и линией данных почти незаметен на фоне остальных кабелей.

 

 

 

 

Роутер с CLUNET-адаптером

Мой роутер помимо маршрутизации трафика выполняет ещё одну роль — маршрутизация трафика он является «окном» для устройств CLUNET сети в Интернет. Или скорее наоборот — позволяет из Интернета и локальной сети командовать всеми устройствами. Для этого в его USB порт включено специальное устройство.



Не буду сильно повторяться, про это я рассказывал в статье о CLUNET протоколе. Идея проста — роутер на основе Linux, и на нём работает демон, который принимает входящие подключения из локальной сети или Интернета и предоставляет доступ к сети устройств умного дома.

Помимо этого роутер используется как простенький веб-сервер, чтобы можно было управлять устройствами через веб-интерфейс на случай… ну так, на всякий случай:



Весьма удобно использовать и cron на роутере для самых разных задач — от открытия окна или обогрева комнаты по расписанию до банального будильника. Для последнего у меня сделан простенький веб-интерфейс и скрипты:



Нет будильника приятнее, чем просыпаться от радио, которое очень медленно в течении нескольких минут увеличивает громкость. Главное при этом — выключить его до того, как оно сможет разбудить и соседей.

В ответ на пакеты приходящие от устройств тоже выполняются различные скрипты. Так ведутся логи по самым различным событиям типа звонков в домофон, рисуются графики температуры (http://clusterrr.com/sensors/t/) и других данных, отправляется push-уведомление мне на телефон, если вдруг в комнате открыта дверь, а меня дома нет, и прочее.

 

 

 

 

Софт для Windows

На компьютере работает приложение, которое подключается к демону на роутере и позволяет полноценно управлять всем и вся. В главном окне можно отследить весь трафик между устройствами и послать им любую командую:



В нём можно наблюдать за тем, как умный дом живёт полноценной жизнью, но на практике это нужно только для отладки. Всё можно делать по клику на иконке в зоне уведомлений:



Помимо этого на многие действия есть специальные сочетания клавиш. Да, лень — двигатель прогресса, и мне чертовски удобно открывать окно или включать свет горячими клавишами, не вставая с кресла.

Но нельзя же останавливаться на управлении светом, надо управлять и бытовой техникой! Для этого у меня используется ДУ-передачик, который имитирует нажатия кнопок на пультах. По нажатию горячей клавиши на экране появляются экранные пульты ДУ:



Из них можно управлять ресивером, телевизором, обогревателем и лазером. Сложно описать, на сколько это облегчило жизнь. Пульты вечно приходится искать, они валяются где угодно, только не рядом. Теперь же они совсем покрылись пылью.

Помимо этого этот софт выполняет и обратную роль — получает коды кнопок от ДУ-приёмника и имитирует WinLIRC-сервер — популярную программу для работы с ДУ-пультами. Работу с ней поддерживает, например, MPC-HC, есть плагин для foobar2000. Таким образом можно делать и наоборот — управлять приложениями на компьютере при помощи любого пульта.

 

 

 

 

Софт для телефона

Ну как же без управления всем этим с телефона из любой точки мира? Приложение для Android обладает примерно такой же функциональностью. В основном активити можно переключаться между различными режимами путём горизонтального свайпа.



 


 


 




 

 

 

 

Планшет

Сначала у меня была мысль — спаять настенную панель управления, которая висела бы над кроватью, чтобы выполнять с неё простейшие действия — включать свет, регулировать громкость, управлять телевизором и пр. Хотелось бы добавить туда и экран для вывода основной информации.

Но скоро меня осенило, что времена уже не те. Гораздо проще купить дешёвый китайский планшет на Android и повесить его на стену. Да, подобные планшеты обычно тормознутые и весьма низкого качества, но для моих целей этого вполне достаточно. Сказано — сделано.



Пришлось накодить различные виджеты рабочего стола:



Но это всё равно было недостаточно удобно, особенно когда хотелось сделать что-то на ощупь. Через некоторое время я вспомнил, что в Android есть отличный API по распознаванию голоса. Потребовалось всего полчаса, чтобы планшет начал выполнять свои первые голосовые команды. Вскоре набор возможных команд сильно вырос. 

Знакомьтесь, вот моя электронная жена:



Стоит ли говорить, на сколько удобно открывать ночью окно, не размыкая при этом глаз? Жаль, что этот привод очень шумный — когда окно закрывается по таймеру, не проснуться невозможно.

Аналогичная служба была в итоге установлена и на телефон. Работает она только при подключенной зарядке. Наверное было бы здорово использовать для этого Google Glass.

 

 

 

 

Подробнее об устройствах

Напоследок расскажу немного о том, какие устройства функционируют в моём умном доме. Внимание! Ниже адское количество колхоза и проводов! Красиво я делать не умею, руки у меня растут не из нужного места.

Выключатель света
Ничего особенного, просто включает и выключает лампы на люстре.



Кнопки сенсорные — одна прибавляет количество ламп, другая убавляет. Есть возможность установить таймер выключения, но его необходимость отпала с появлением настенного планшета. Дружит с ДУ-приёмником и датчиками движения.

Контроллер геркона с пищалкой

Это весьма странное устройство появилось задолго до того, как я начал делать умный дом, поэтому и сделано весьма топорно и без корпуса.



Суть в том, что у меня в комнате жили мыши, а в остальной части квартиры — коты. Весь смысл устройства был в том, чтобы дико пищать, если забыли закрыть дверь, ведь коты ни в коем случае не должны проникнуть в комнату к мышам. Теперь же устройство посылает в сеть пакеты при открытии и закрытии двери. Роутер же пишет логи её открытия и посылает мне push-уведомление, если вдруг она открыта, когда меня нет дома. Моё местоположение определяется по мобильному телефону. Помимо всего этого пищалка теперь используется для самых разных звуковых уведомлений — домофон, открытие замка, нажатие кнопок на кодовой панели.

 

ДУ-приёмник и ДУ-передатчик

Про них я вроде ещё уже рассказал выше. Приёмник стоит у компьютера, передатчик спрятан на шкафу.



 




 

Датчики движения
В комнате висят два вот таких вот датчика движения.



Способствуют выключения света, когда движения долго нет, а ещё смене моего статуса на «away» в мессенджерах. Помимо них движение определяют ещё и четыре видеокамеры.

Дверной замок и кодовая панель
Когда я стал счастливым обладателем 3D принтера, мне очень захотелось поэкспериментировать с механикой. В результате я разработал и напечатал механизм дверного замка. Первый блин комом, и получился диких колхоз, но функционирует он отлично. С внешней стороны двери я сделал кодовую панель, она уже вышла получше. Лучше просто посмотреть видео.



Теперь у меня всё как у серьёзных взрослых дядь!

 

Датчики температуры и освещения
Тут особо нечего рассказывать. Устройство висит под подоконником и опрашивает по 1-wire датчики температуры, помимо этого экспериментально сделан ещё датчик освещения. Сам не знаю зачем.

 

Открыватель окна
Его вы уже могли немного видеть на видео выше. Сам механизм покупной и представляет из себя цепь с двигателем. Приятно было узнать, что есть компании, которые делают подобные штуки.



Сам привод питается от 220В. Слева в коробке схема с двумя реле, которые подают питание. Я снял с окна одну петлю, что позволило открывать его в два раза шире, поэтому открывать можно полностью и наполовину.

Дисплей в коридоре
Однажды при выходе из дома мне захотелось видеть текущую температуру на улице и время. Вот и всё.



А ещё там бегает Pac-Man, для которого было нарисовано несколько кастомных символов.

Домофон
Про мой домофон с автоответчиком я писал отдельную статью: http://habrahabr.ru/post/188906/

 

Мышиные клетки
Мышиные клетки передают в виде ИК-сигналов информацию о том, сколько каждый мыш пробежал в колесе. Про это тоже была отдельная статья: http://habrahabr.ru/post/165269/
Увы, сейчас остался только один мышонок, и бегает он уже мало.

Видеокамеры
В комнате стоят четыре IP-камеры с механизмами поворота. 



Они отправляют на удалённый сервер короткое видео, когда открывается дверь. Или длинное, если меня при этом нет дома. При наличии движения они периодически делают фотографии. Помимо всего этого камеры работают как дополнительные датчики движения. Если что-то начало двигаться, они запрашивают ссылку на роутере, а тот в свою очередь посылает широковещательный пакет в сеть.

 

Заключение

Надеюсь, что статья получилась не слишком нудной. Я не знал, как рассказать обо всём так, чтобы было интересно, информации достаточно много, излагать я старался кратко.

Многие люди наверняка будут спрашивать меня: «Зачем тебе столько видеокамер?», «Зачем тебе кодовая панель?», «Зачем тебе датчики движения?», «Зачем тебе всё это?»
На все подобные вопросы я отвечу одной картинкой:

 





источник: habrahabr.ru

Источник: habrahabr.ru/post/228151/