XXII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

ВЕТРЯНАЯ МЕЛЬНИЦА

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Саргсян С.О. 1

---

1МБОУ «Средняя общеобразовательная школа № 9» г. Одинцово

Мунтян Т.В. 1

---

1МБОУ «Средняя общеобразовательная школа № 9» г. Одинцово

Работа в формате PDF

212.2 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы: ветряная мельница — это не только источник возобновляемой энергии, но и важный элемент в производстве чистой энергии. Она помогает снижать выбросы парниковых газов и уменьшать зависимость от полезных ископаемых.

Ветряные мельницы имеют долгую историю использования в различных культурах для производства муки, сжигания зерна и для других целей. В настоящее время они становятся все более популярными как декоративные элементы, добавляющие уникальный шарм и атмосферу старого мира в современные сады и ландшафты.

Кроме того, ветряные мельницы используются для получения электроэнергии из ветра. Они могут быть эффективным источником "зеленой" энергии, поскольку ветер как источник энергии является неисчерпаемым и экологически чистым. Разработки в области ветряной энергетики позволяют эффективно использовать ветры для производства электроэнергии как в крупном, так и в мелком масштабе.

Как указано ранее, ветряные мельницы могут использоваться не только для производства энергии. Они также могут стать интересным элементом декора в квартире, частном доме или на собственном участке. Поэтому ветряные мельницы остаются актуальными как в области энергетики, так и в дизайне малых архитектурных форм.

Таким образом, ветряные мельницы сохраняют свою актуальность как в декоре, так и в получении энергии, и могут быть хорошим выбором для тех, кто ценит традиционные технологии и стремится к устойчивому развитию.

Цель работы: создать функционирующую модель ветряной мельницы, которая впишется в любой современный тип интерьера.

Задачи:

1. Понять, что из себя представляет ветряная мельница.

2. Изучить механизм работы ветряной мельницы.

3. Узнать, в каких областях применяется ветряная мельница.

4. Создать модель ветряной мельницы.

Гипотеза: Я считаю, что в настоящее время нельзя обойтись без ветряных мельниц в области производства чистой энергии.

Методы исследования: Интернет-сёрфинг, моделирование, анализ полученной информации.

ГЛАВА 1

Ветряная мельница

1.1. Понятие ветряной мельницы. История.

Ветряная мельница – это устройство, использующее энергию ветра для приведения в движение механизмов, которые затем выполняют какую-либо работу, например перемалывание зерна или выработка электроэнергии.

История ветряной мельницы уходит глубоко в прошлое. Первоначальные сведения о создании первой ветряной мельницы не сохранились, однако известно, что в Китае использование ветряных мельниц прослеживается уже несколько тысяч лет. Крыльчатый ветродвигатель, который применяется и в ветряных мельницах, является самым древним и эффективным типом двигателя. Ветряные мельницы были широко распространены в различных частях мира в прошлом. Они имеют характерную конструкцию с вращающимся "крылом" или лопастями, которые перехватывают ветер и приводят в движение механизм мельницы. Работа на ручной мельнице была крайне тяжелой. Со временем стали использоваться более тяжелые жернова, которые могли быть приведены в движение животными. Однако и у мельниц, которые работали за счет животной силы, были свои недостатки. К тому времени человечество уже научилось использовать энергию воды для вращения водяного колеса и энергию ветра для передвижения на парусной лодке. Примерно в VII веке до н. э. в степях Азии или Ближнего и Среднего Востока были объединены эти две идеи, что позволило ветру приводить в действие жернова.

В России ветряные мельницы традиционно использовались для помола зерна или подъема воды. Современные ветряные электростанции обеспечивают электроэнергией маленькие фермы и предприятия.

Традиционная ветряная мельница с горизонтальным вращающимся ротором и длинными четырёхугольными лопастями является распространенным элементом пейзажа в центральной и северной частях Европы. В то же время, в Азии можно встретить другие типы мельниц с вертикальным расположением ротора.

1.2. Механизм работы ветряной мельницы

Ветряная мельница преобразует энергию ветра в механическую энергию, которая затем используется для помола зерна или других целей.

Основной механизм работы ветряной мельницы состоит из следующих компонентов:

1. Лопасти. Лопасти ветряной мельницы установлены на вертикальной или горизонтальной оси и предназначены для захвата ветра и преобразования его энергии в крутящий момент. Лопасти могут иметь различные формы и размеры, чтобы обеспечить оптимальное использование ветра.

2. Подшипники и ось. Вращение лопастей осуществляется благодаря оси мельницы, которая укреплена на подшипниках для снижения трения и обеспечения плавного вращения.

3. Передача мощности. Вращающаяся ось передает крутящий момент на механизм мельницы, который может быть представлен шестеренкой, шкивом или другим устройством, приводящим в движение механизм помола.

4. Механизм помола. В зависимости от конструкции мельницы механизм моления может быть представлен каменными жерновами, металлическими роликами или другими инструментами для измельчения зерна.

5. Регулировочные устройства. Для оптимизации работы мельницы и управления скоростью вращения лопастей, могут быть установлены дополнительные регулировочные устройства, такие как поворотные крылья или автоматические рулевые устройства.

При достаточном воздушном потоке лопасти начинают вращаться, передавая энергию на механизм мельницы, который в свою очередь осуществляет процесс помола.

1.3. Области применения ветряной мельницы

1. Производство электроэнергии. Одним из способов применения ветряной мельницы в производстве электроэнергии является использование ее для преобразования кинетической энергии ветра в механическую энергию, которая затем преобразуется в электрическую энергию при помощи генератора. Ветряные мельницы устанавливаются на открытом месте или на морском побережье, где обеспечен постоянный ветреный поток. Полученная таким образом электроэнергия может использоваться для питания домов, предприятий, а также для подзарядки аккумуляторов в сельском хозяйстве или на уединенных объектах. Использование ветряных мельниц в качестве альтернативного источника энергии способствует уменьшению выбросов парниковых газов и снижению нагрузки на окружающую среду.

2. Земледелие. Ветряные мельницы раньше использовались в земледелии для многих целей, таких как помол зерна, насос воды, распределение семян и удобрений, и как источник энергии для других сельскохозяйственных процессов. Они позволяли увеличить производительность работы на полях и сократить время, необходимое для выполнения различных задач. Например, использование ветряных мельниц для помола зерна позволяло быстрее получить муку для выпечки хлеба, а также сохранить зерно от гниения и повысить его хранение. Кроме того, ветряные мельницы могли использоваться для насоса воды, что было особенно важно в районах с недостатком воды, для удобрения полей и разбрасывания семян, а также для многих других целей. В настоящее время ветряные мельницы всё ещё используются в некоторых сельскохозяйственных районах в качестве альтернативного источника энергии, который помогает уменьшить зависимость от традиционных источников энергии.

3. Строительство. Ветряные мельницы могут быть использованы в строительстве для производства электроэнергии, освещения помещений, подачи воды и прочих задач. Ветряные мельницы также могут использоваться для прокачки воды, например, из колодца или скважины, что удобно при строительстве в местах, где отсутствует централизованное водоснабжение. Кроме того, ветряные мельницы могут быть использованы для нагнетания воздуха в системы отопления или для создания вентиляции в зданиях.

4. Экология. Ветряные мельницы в настоящее время являются энергосберегающими и экологически чистыми источниками энергии, поскольку не выбрасываются вредные вещества, что хорошо для окружающей среды. Ветряная мельница только получает энергию, ничего не отдавая взамен, поэтому внести какие-либо изменения в экологию она не может.

1.4 Эффективность ветряной мельницы

Эффективность ветряной мельницы может зависеть от множества факторов, таких как климатические условия, местоположение, конструкция мельницы и другие. Однако, в целом можно сказать, что ветряные мельницы имеют свои преимущества и недостатки по сравнению с другими источниками энергии.

Солнечная энергия, например, является более надежным и предсказуемым источником энергии, чем ветряные мельницы, так как солнце светит каждый день, в то время как ветер может быть непостоянным. Однако, ветряные мельницы могут быть эффективными в местах, где дневное освещение невелико или нет, как например, в северных широтах.

Гидроэнергия также является эффективным источником энергии, особенно в местах, где есть реки или потоки воды. Гидроэнергетика имеет высокий энергетический выход, но требует значительных инвестиций и строительных работ для создания гидроэлектростанций.

Таким образом, эффективность ветряной мельницы может быть сопоставима с другими источниками энергии, в зависимости от конкретных условий местоположения и требований для производства энергии. Каждый источник энергии имеет свои преимущества и недостатки, и выбор оптимального источника энергии должен зависеть от конкретных потребностей и возможностей.

Вывод:

В ходе выполнения данного проекта по физике для 9 класса были изучены основы работы ветряных мельниц. Мы ознакомились с принципом действия ветряной энергии, изучили основные части ветряной мельницы и их функции, а также создали функционирующую модель ветряной мельницы.

Мы также рассмотрели применение ветряных мельниц в современном мире и была выявлена их эффективность в современном мире. Мы выяснили, что ветряная мельница является возобновляемым и экологически чистым источником энергии, поскольку она работает за счёт энергии ветра.

В результате выполнения проекта мы получили представление о том, как работает ветряная мельница, какую энергию она использует.

ГЛАВА 2

Создание модели ветряной мельницы

2.1. Инструменты и материалы

Для создания модели ветряной мельницы будут использоваться следующие инструменты и материалы: деревянные планки, клей для дерева, болт, гайки, деревянные палочки, лобзик, картон, ножницы, карандаш, линейка.

2.2. Бюджет

Деревянные планки - 100 рублей

Клей для дерева - 13 рублей

Деревянные палочки - 20 рублей

Картон - 15 рублей

100+13+20+15=148 рублей

2.3. Процесс создания

1. Первым шагом к созданию модели, была пилка планки нужного размера.

2. Вторым шагом, нужно было сделать чертёж.

3. Далее надо было отрезать и согнуть в нужных местах.

4. После, надо было приклеить в нужных местах, после чего нужно было подождать 30-40 минут, для полного высыхания клея.

5. Следующим шагом надо было проделать небольшое отверстие в деревянной планке и приклеить её во внутрь конструкции.

6. Проделать небольшое отверстие в самой конструкции.

7. Используя деревянные палочки, болт и гайки, нужно было сделать механизм вращения вместе с лопастями ветряной мельницы.

8. Установить данный механизм.

9. Функционирующая модель ветряной мельницы готова.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключении можно подытожить ключевые моменты и результаты проведенного исследования по физике ветряной мельницы.

Благодаря проведенному исследованию было установлено, что ветряная мельница преобразует кинетическую энергию ветра в механическую энергию вращения, которая затем используется для привода механизмов мельницы.

В настоящее время ветряные мельницы стали объектом туристического интереса и привлекают множество посетителей. Они являются неотъемлемой частью местного наследия и являются символом прошлого и настоящего.

Обобщая вышеизложенное, можно сделать вывод, что ветряные мельницы имеют большой потенциал в качестве альтернативного источника энергии и могут быть успешно применены в различных областях с целью снижения зависимости от традиционных источников энергии, а также сокращения негативного воздействия на окружающую среду.

Таким образом, проект по физике на тему ветряных мельниц позволил глубже понять принципы работы данного устройства и его важность в истории человечества. Также была создана функционирующая модель ветряной мельницы, которая впишется в любой современный тип интерьера.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бурцев В.Н. Физика ветра и её применение в мельничном деле. М.:

Госэнергоиздат, 1985.

2. Григорьев А.П. Ветроустановки на мельницы. Л.: Машиностроение, 1978. 3. Данилов Г.И. Применение энергии ветра в сельском хозяйстве. М.: Колос, 1990.

4. Захаров В.П. Технические характеристики современных ветряных мельниц. Минск: Техника, 2001.

5. Михеев С.А. Принципы работы ветряных мельниц и способы увеличения

6. "Технология ветряных мельниц" - статья на сайте "ТехноПортал",

(https://technoportal.ru/articles/tehnologiya-vetryanyh-melnits.html)

4. "История ветряных мельниц" - статья на сайте "История.ру",(https://istorey.ru/istoriya-vetryanyh-melnits/)

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ПРИЛОЖЕНИЕ В