Passiivinen lapakulman säätö vaaka-akselisessa pientuulivoimalaitoksessa
Rantala, Tommi (2018)
Oulun ammattikorkeakoulu
2018
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2018061513938
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2018061513938
Tiivistelmä
Pientuulivoimalaitoksen myrskysuojaus on koettu haastavaksi. Erilaiset suojaustavat vaativat joko paljon huoltoa tai ovat tehottomia, kun lähestytään korkeita tuulennopeuksia. Työn tilaajalla oli idea, miten myrskysuojaus voidaan tehdä turvallisesti, pienillä huoltotoimilla ja tehokkaasti. Näin saadaan tuote, joka sopisi esimerkiksi mökkikäyttöön, jolloin omistajalla ei ole mahdollisuuksia valvoa tuulivoimalaa aktiivisesti.
Opinnäytetyössä tutkittiin idean toteutusmahdollisuuksia. Työn tavoitteena oli suunnitella passiivinen lapakulman säätö käyttäen tuulenpainetta ja keskeisvoimaa käynnistävänä tekijänä. Voimien vastavoimaksi tutkittiin mahdollisuutta käyttää polyuretaanipuristusjousta. Suunnittelun tavoitteena oli saada valmiiksi malli, josta voidaan tehdä prototyyppi.
Työssä selvitettiin tuulivoimalan rakennetta, tuulienergian syntymekanismeja, erilaisia mahdollisuuksia pientuulivoimalan myrskysuojaukseen ja suunniteltiin 3D-mallinnusohjelmalla roottorin napa passiivisella lapakulmansäädöllä. Roottorin navan suunnittelussa määriteltiin rakenteeseen vaikuttavat voimat, suunniteltiin 4,6 m halkaisijaltaan olevalle roottorille napa käyttäen 3D-mallinnusohjelmaa. Mallin kestävyyttä käyttötarkoituksessa tutkittiin 3D-mallinnusohjelman FEM- analyysityökalulla. Napa on suunniteltu kestämään tuulen ja sään aiheuttamat kuormat Suomen olosuhteissa.
Opinnäytetyössä tutkittiin idean toteutusmahdollisuuksia. Työn tavoitteena oli suunnitella passiivinen lapakulman säätö käyttäen tuulenpainetta ja keskeisvoimaa käynnistävänä tekijänä. Voimien vastavoimaksi tutkittiin mahdollisuutta käyttää polyuretaanipuristusjousta. Suunnittelun tavoitteena oli saada valmiiksi malli, josta voidaan tehdä prototyyppi.
Työssä selvitettiin tuulivoimalan rakennetta, tuulienergian syntymekanismeja, erilaisia mahdollisuuksia pientuulivoimalan myrskysuojaukseen ja suunniteltiin 3D-mallinnusohjelmalla roottorin napa passiivisella lapakulmansäädöllä. Roottorin navan suunnittelussa määriteltiin rakenteeseen vaikuttavat voimat, suunniteltiin 4,6 m halkaisijaltaan olevalle roottorille napa käyttäen 3D-mallinnusohjelmaa. Mallin kestävyyttä käyttötarkoituksessa tutkittiin 3D-mallinnusohjelman FEM- analyysityökalulla. Napa on suunniteltu kestämään tuulen ja sään aiheuttamat kuormat Suomen olosuhteissa.