كل ما تحتاج ان تعرف عن الطاحونة الهوائية

كل ما تحتاج ان تعرف عن الطاحونة الهوائية

طاحونة هو جهاز للاستفادة من طاقة الرياح عن طريق الأشرعة المركبة على عمود دوار. يتم تثبيت الأشرعة بزاوية أو يتم منحها تطورًا طفيفًا بحيث تنقسم قوة الرياح ضدها إلى مكونين ، أحدهما ، في مستوى الأشرعة ، يضفي دورانًا.

مثل طواحين الماء ، كانت طواحين الهواء من بين الأصلي المحركون الرئيسيون الذين حلوا محل البشر كمصدر للقوة. كان استخدام طواحين الهواء منتشرًا بشكل متزايد في أوروبا من القرن الثاني عشر حتى أوائل القرن التاسع عشر. استمر تراجعها البطيء ، بسبب تطور قوة البخار ، لمدة 100 عام أخرى. بدأ زوالهم السريع بعد الحرب العالمية الأولى بتطوير محرك الاحتراق الداخلي وانتشار الطاقة الكهربائية ؛ منذ ذلك الوقت ، ومع ذلك ، من خلال توليد الكهرباء بحلولعملت طاقة الرياح كموضوع لمزيد من التجارب.

الإشارات الأولى المعروفة لطواحين الهواء هي إلى المطاحن الفارسية في الإعلان 644 وإلى طواحين الهواء في سيستان ، بلاد فارس ، في الإعلان 915. هذه الطواحين من نوع الطاحونة الأفقية ، مع أشرعة تشع من محور عمودي يقف في مبنى ثابت ، التي بها فتحات لمدخل ومخرج الريح متقابلة مع بعضها البعض. يقوم كل مصنع بتشغيل زوج واحد من الأحجار مباشرة ، دون استخدام التروس ، ويتم تصميم التصميم من أقدم مصانع المياه. تم إرسال أصحاب الطواحين الفارسية ، الذين أسرتهم قوات جنكيز خان ، إلى الصين لإرشادهم في بناء طواحين الهواء ؛ وقد استمر استخدامها للري هناك منذ ذلك الحين.

الطاحونة العمودية ، ذات الأشرعة على محور أفقي ، مستمدة مباشرة من طاحونة المياه الرومانية بمحركها الزاوية اليمنى إلى الأحجار من خلال زوج واحد من التروس. يُعرف أقرب شكل للمطحنة العمودية باسممطحنة بعد . له جسم يشبه الصندوق يحتوي على التروس والأحجار الرحمية والآلات ويحمل الأشرعة. يتم تثبيته على عمود خشبي مدعوم جيدًا ومقبس في شعاع أفقي على مستوى الطابق الثاني من جسم المطحنة. على هذا يمكن تشغيله بحيث يمكن مواجهة الأشرعة في الريح.

كان التطور التالي هو وضع الحجارة والتروس في مكان ثابت برج . يحتوي هذا على رأس متحرك ، أو غطاء ، يحمل الأشرعة ويمكن تدويره على مسار أو كبح فوق البرج. يرجع تاريخ أقدم توضيح معروف لمصنع برج إلى حوالي 1420. تم العثور على كل من طواحين البريد والبرج في جميع أنحاء أوروبا وتم بناؤها أيضًا من قبل المستوطنين في أمريكا.

للعمل بكفاءة ، يجب أن تواجه أشرعة الطاحونة الهوائية بشكل مباشر في الريح ، وفي المطاحن المبكرة ، تم تحويل جسم ما بعد الطاحونة ، أو غطاء طاحونة البرج يدويًا عن طريق عمود عادم طويل يمتد إلى أسفل الارض. عام 1745إدموند لي في إنجلترا اخترع الآلة الأوتوماتيكيةفانتيل . ويتكون هذا من مجموعة من خمس إلى ثماني دوارات صغيرة مثبتة على عتبة الذيل أو سلم طاحونة البريد بزاوية قائمة إلى الأشرعة ومتصلة عن طريق التروس على عجلات تعمل على مسار حول الطاحونة. عندما تنحرف الرياح ، فإنها تضرب جوانب البكرات ، وتحولها وبالتالي عجلات المسار أيضًا ، والتي تحول جسم الطاحونة حتى تتحول الأشرعة مرة أخرى إلى الرياح. يمكن أيضًا تركيب فانتايل على أغطية طواحين الأبراج ، وصولاً إلى رف مسنن على الرصيف.

يتم تركيب أشرعة المطحنة على محور ، أو عمود ريح ، يميل إلى أعلى بزاوية من 5 ° إلى 15 ° إلى أفقي. كانت أشرعة الطاحونة الأولى عبارة عن إطارات خشبية انتشر فيها قماش الشراع ؛ تم ضبط كل شراع على حدة مع طاحونة في حالة راحة. كانت الأشرعة المبكرة طائرات مسطحة مائلة بزاوية ثابتة باتجاه الدوران ؛ في وقت لاحق تم بناؤها مع تطور مثل ذلك من مروحة طائرة.

عام 1772 أندرو ميكل ، وهو سكوت ، اخترع لهشراع نابض ، يستبدل مصاريع مفصلية ، مثل تلك المصابة بالعمود الفينيسي ، بأقمشة الشراع ويتحكم فيها بواسطة شريط ربط ونابض على كل شراع. يجب تعديل كل زنبرك على حدة مع طاحونة في وضع الاستراحة حسب الطاقة المطلوبة ؛ كانت الأشرعة في ذلك الوقت ، ضمن حدود ، ذاتية التنظيم.

عام 1789 استخدم ستيفن هوبر في إنجلترا الستائر الدوارة بدلاً من مصاريع وابتكار جهاز تحكم عن بعد لتمكين تعديل جميع الستائر في وقت واحد أثناء عمل المطحنة. عام 1807اخترع السير ويليام كوبيت "شراع براءات الاختراع" الذي يجمع بين مصاريع ميكل المفصلية مع جهاز التحكم عن بعد هوبر بواسطة سلسلة من الأرض عبر قضيب يمر عبر ثقب محفور عبر عمود الرياح ؛ كانت العملية مماثلة لتشغيل مظلة ؛ من خلال تغيير الأوزان المعلقة على السلسلة ، تم جعل الأشرعة ذاتية التنظيم.

تم ضخ مضخة الرياح الحلقي في الولايات المتحدة من قبلأدى دانيال هالادي في عام 1854 ، وإنتاجه من الفولاذ من قبل ستيوارت بيري في عام 1883 إلى اعتماد عالمي ، لأنه على الرغم من عدم فعاليته ، إلا أنه كان رخيصًا وموثوقًا به. يتكون التصميم من عدد من دوارات صغيرة موضوعة بشكل شعاعي في عجلة. التحكم التلقائي: من الانحراف بواسطة ريشة الذيل ، وعزم الدوران عن طريق ضبط العجلة بعيدًا عن المركز فيما يتعلق بمحور الانحراف الرأسي. وبالتالي ، عندما تزيد الرياح من تشغيل المطحنة على محورها الرأسي ، مما يقلل من المساحة الفعالة وبالتالي السرعة.

كان أهم استخدام لطاحونة هو لطحن الحبوب. وفي بعض المناطق ، كانت لاستخداماته في تصريف الأراضي وضخ المياه أهمية مماثلة. تم استخدام طاحونة الهواء كمصدرالطاقة الكهربائية منذ طاحونة P. La Cour ، التي بنيت في الدنمارك عام 1890 بأشرعة براءة اختراع وتوأم خيالي على برج فولاذي. انتعش الاهتمام في استخدام طواحين الهواء لتوليد الطاقة الكهربائية ، على كل من المستخدم الفردي والتجاري ، في السبعينيات.