Разработка модели ветрогенератора с помощью конструктора Lego Education

XXIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Личный портфель

Разработка модели ветрогенератора с помощью конструктора Lego Education

Амплеев Д.С. 1Сурков И.А. 1
1Школа интерактивного развития "ТриКита"
Волокитина Екатерина Андреевна 1Логинова Марина Александровна 1
1Школа интерактивного развития "ТриКита"
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Современное сельское хозяйство активно использует возобновляемые источники энергии для снижения затрат и уменьшения воздействия на окружающую среду. Одним из наиболее эффективных решений является ветроэнергетика, позволяющая получать электричество без сжигания топлива. Ветрогенераторы широко применяются на фермах для питания систем освещения, автоматических механизмов и систем орошения.

Использование LEGO WeDo 2.0 позволяет продемонстрировать основные принципы работы ветрогенератора, объяснить детям, как преобразуется энергия ветра в электричество, и создать собственную работающую модель.

Цель работы: создать модель ветрогенератора, способного вырабатывать энергию для фермы, используя LEGO WeDo 2.0.

Задачи:

  1. Изучить принципы работы ветрогенераторов.

  2. Рассмотреть преимущества использования возобновляемых источников энергии в сельском хозяйстве.

  3. Разработать модель ветрогенератора на основе LEGO WeDo 2.0.

  4. Провести тестирование модели и оценить её эффективность.

Глава 1. Ветрогенераторы и их роль в сельском хозяйстве

1.1 Принцип работы ветрогенератора

Ветрогенератор – это устройство, преобразующее кинетическую энергию ветра в электрическую. Основные компоненты системы включают:

  • Лопасти – улавливают поток ветра и передают энергию на вал.

  • Генератор – преобразует механическую энергию вращения в электричество.

  • Контроллер – регулирует подачу энергии и предотвращает перегрузки.

  • Аккумулятор – хранит избыточную энергию для использования в безветренные периоды.

1.2 Применение ветрогенераторов на фермах

Фермерские хозяйства используют ветрогенераторы для различных задач:

  • Обеспечение энергией насосов для полива.

  • Работа освещения в теплицах и на складах.

  • Питание автоматических механизмов (ворот, кормушек, датчиков влажности почвы).

  • Зарядка аккумуляторов для сельскохозяйственной техники.

1.3 Преимущества использования ветрогенераторов

Использование энергии ветра на фермах имеет множество плюсов:

  • Экологическая чистота – отсутствие выбросов вредных веществ.

  • Экономия средств – снижение затрат на электроэнергию.

  • Автономность – возможность работы в удалённых районах без подключения к электросетям.

  • Долговечность – ветрогенераторы работают десятилетиями при надлежащем обслуживании.

Глава 2. Разработка модели ветрогенератора

2.1 Используемые компоненты

Для создания модели ветрогенератора используются следующие компоненты LEGO WeDo 2.0:

  • Мотор – выполняет функцию генератора, создавая движение.

  • Лопасти (конструкционные элементы) – улавливают поток воздуха.

  • Оси и шестерёнки – передают вращение от лопастей к мотору.

  • Кабель питания – соединяет мотор с механизмом демонстрации работы системы.

2.2 Алгоритм работы модели

  1. Поток воздуха (например, дуновение или вентилятор) приводит в движение лопасти ветрогенератора.

  2. Лопасти передают вращение на ось, соединённую с мотором.

  3. Мотор преобразует механическую энергию в электрическую, передавая её на индикатор или небольшой светодиод.

  4. Энергия используется для питания небольших механизмов или визуального представления работы системы.

2.3 Тестирование модели

Модель ветрогенератора была протестирована с различными потоками воздуха (разной силы), и результаты показали:

  • При слабом ветре модель демонстрирует плавное вращение лопастей.

  • При сильном потоке увеличивается скорость генерации энергии.

  • Оптимальный угол наклона лопастей составляет 30-45 градусов для максимальной эффективности.

2.4 Возможные улучшения модели

Для повышения эффективности модели можно добавить:

  • Дополнительные лопасти для увеличения мощности.

  • Регулируемый наклон лопастей для адаптации к разной скорости ветра.

  • Аккумуляторную батарею для хранения полученной энергии.

  • Механизм регулировки высоты ветрогенератора для работы в различных условиях.

Заключение

В ходе работы была разработана и протестирована модель ветрогенератора, работающего на основе LEGO WeDo 2.0. Данный проект позволил продемонстрировать, как можно преобразовывать энергию ветра в полезную работу и использовать её для нужд фермерского хозяйства.

Преимущества созданной модели:

  • Позволяет наглядно изучить принципы работы ветрогенератора.

  • Демонстрирует использование возобновляемых источников энергии.

  • Способствует пониманию механики и конструирования среди детей.

Таким образом, разработанная модель ветрогенератора демонстрирует важность использования альтернативных источников энергии и может служить основой для дальнейших инженерных разработок в области экологически чистых технологий.

Список использованных источников и литературы:

  1. Ботаника для садоводов. Д. Ходж, 2019

  2. Умный огород в деталях. Н. И. Курдюмов, 2011

  3. Десять этапов проектирования малого сада. А. Сапелин, 2013

  4. Белая книга садовода для детей. П. Каролина, 2024

  5. Большая книга идей Lego. Машины и механизмы. Й. Исогава, 2021

Электронные источники:

  1. https://education.lego.com/en-us/;

  2. https://good-tips.pro/index.php/house-and-garden/orchard-and-garden/vegetables/plant-growth

Просмотров работы: 7