Membuat Pompa Air Irigasi dengan Kincir Angin

Kincir angin adalah sebuah mesin yang mengubah angin menjadi energi yang dapat digunakan melalui rotasi dari roda terdiri dari baling-baling disesuaikan. Secara tradisional, energi yang dihasilkan oleh kincir angin telah digunakan untuk menggiling gandum menjadi tepung. Kincir angin dirancang oleh pengrajin terampil dan dapat dibangun di situs menggunakan alat-alat tangan. Kincir angin terus dikembangkan selama berabad-abad dan mencapai mereka yang paling menonjol di Eropa pada abad kedelapan belas. Mereka digantikan sebagai struktur yang menghasilkan listrik ketika listrik uap dimanfaatkan selama abad kesembilan belas. Saat ini, teknologi kincir angin sedang mengalami kebangkitan dan sekarang menjadi alternatif penting pengganti bahan bakar fosil di masa depan. 

Sejarah

Manusia telah menggunakan angin untuk mesin listrik selama berabad-abad. Penggunaan awal kemungkinan besar sebagai sumber listrik untuk kapal berlayar, mendorong mereka melintasi air. Tanggal pasti bahwa orang-orang kincir angin dibangun khusus untuk melakukan pekerjaan tidak diketahui, tetapi desain kincir angin pertama yang tercatat berasal dari Persia sekitar tahun 500-900. Mesin ini pada awalnya digunakan untuk memompa air maka diadaptasi untuk menggiling biji-bijian. Ia memiliki layar vertikal yang terbuat dari bundel dari kayu ringan yang terpasang pada poros vertikal dengan struts horisontal. Desain, yang dikenal sebagai panemone, adalah salah satu struktur paling efisien kincir angin ditemukan. Perlu dicatat bahwa kincir angin mungkin telah digunakan di Cina lebih dari 2.000 tahun yang lalu sehingga tempat kelahiran sebenarnya untuk vertikal sumbu kincir angin. Namun, penggunaan rekaman tertua yang ditemukan oleh arkeolog di Cina adalah AD 1219. 

Konsep kincir angin menyebar ke Eropa setelah Perang Salib. Desain Eropa paling awal, didokumentasikan pada tahun 1270, memiliki sumbu horisontal, bukan yang vertikal. Alasan untuk perbedaan ini tidak diketahui, tetapi kemungkinan akibat dari dua faktor. Pertama, kincir angin Eropa mungkin telah berpola setelah roda air yang memiliki sumbu horisontal. Roda air ini telah dikenal di Eropa lama sebelum ini. Kedua, desain sumbu horizontal lebih efisien dan bekerja lebih baik. Secara umum, ini memiliki empat pabrik pisau terpasang pada pos pusat. Mereka memiliki gigi dan gigi cincin yang menerjemahkan gerakan horizontal dari poros pusat menjadi gerak vertikal untuk batu asah atau roda yang kemudian akan digunakan untuk memompa air atau menggiling biji-bijian. 

Para millwrights Eropa membaik teknologi kincir angin sangat selama berabad-abad. Sebagian besar inovasi berasal dari Belanda dan Inggris. Salah satu perbaikan yang paling penting adalah pengenalan pabrik menara. Desain diperbolehkan untuk pisau pabrik untuk dipindahkan ke angin sesuai kebutuhan dan tubuh utama yang akan secara permanen tetap di tempatnya. Belanda dibuat bertingkat menara di mana operator pabrik bisa bekerja dan juga hidup. Orang Inggris memperkenalkan sejumlah kontrol otomatis yang membuat kincir angin lebih efisien.

Selama dunia pra-industri, kincir angin adalah motor listrik Eropa. Selain pompa air dan biji-bijian grinding, mereka digunakan untuk menyalakan pabrik gergaji dan pengolahan bumbu, pewarna, dan tembakau. Namun, perkembangan tenaga uap pada abad kesembilan belas, dan sifat tidak pasti kekuasaan kincir angin mengakibatkan penurunan stabil dari penggunaan struktur kincir angin besar. Saat ini, hanya sebagian kecil dari kincir angin yang digunakan untuk daya dunia masih berdiri. 

Bahkan sebagai kincir angin lebih besar ditinggalkan, lebih kecil kipas-jenis kincir angin itu berkembang. Kincir angin ini terutama digunakan untuk memompa air di peternakan. Di Amerika, desain ini disempurnakan selama abad kesembilan belas. Kincir angin Halladay diperkenalkan pada 1854 diikuti oleh Aermotor dan desain Dempster. Dua kemudian desain yang masih digunakan sampai sekarang. Bahkan, antara tahun 1850 dan 1970 di Amerika Serikat lebih dari enam juta dibangun. 

Disain

Ada dua kelas dari kincir angin, sumbu horisontal dan sumbu vertikal. Desain sumbu vertikal adalah populer pada awal perkembangan kincir angin. Namun, inefisiensi operasinya menyebabkan perkembangan dari desain sumbu horisontal banyak.

Dari versi sumbu horisontal, ada berbagai ini termasuk pabrik pos, pabrik baju, pabrik menara, dan pabrik kipas. Desain awal adalah pabrik pos. Hal ini dinamai untuk posting, besar tegak yang diterima oleh tubuh dari pabrik yang seimbang. Desain ini memberikan fleksibilitas untuk operator pabrik karena kincir angin dapat diubah untuk menangkap angin yang paling tergantung pada arah itu bertiup. Untuk menjaga pos stabil struktur dukungan dibangun di sekitarnya. Biasanya, struktur ini terangkat dari tanah dengan batu bata atau batu untuk mencegah membusuk.

Pabrik pasca memiliki empat pisau terpasang pada pos pusat. Poros horizontal pisau terhubung ke roda istirahat besar. Roda istirahat berinteraksi dengan sistem roda gigi, yang disebut wallower, yang berputar poros, pusat vertikal. Gerakan ini kemudian dapat digunakan untuk air daya pompa atau butir kegiatan grinding. 

Pabrik baju mirip dengan pabrik posting tapi sudah termasuk beberapa perbaikan yang signifikan. Nama ini berasal dari fakta bahwa tubuh terlihat samar-samar seperti gaun atau baju luar mereka disebut. Satu keuntungan adalah kenyataan bahwa hanya bagian atas dari pabrik adalah bergerak. Hal ini memungkinkan struktur tubuh utama untuk menjadi lebih permanen sementara sisanya dapat disesuaikan untuk mengumpulkan angin tidak peduli apa arah itu bertiup. Karena tidak bergerak, tubuh utama dapat dibuat lebih besar dan tinggi. Ini berarti bahwa peralatan yang lebih dapat disimpan di pabrik, dan layar lebih tinggi dapat digunakan untuk mengumpulkan angin bahkan lebih. Pabrik baju Kebanyakan delapan sisi meskipun hal ini dapat bervariasi dari enam sampai 12.

Pabrik menara adalah perbaikan lebih lanjut pada pabrik baju. Mereka memiliki topi berputar dan badan permanen, tetapi tubuh ini terbuat dari batu bata atau batu. Fakta ini memungkinkan untuk menara untuk dibulatkan. Struktur putaran memungkinkan untuk menara yang lebih besar dan tinggi. Selain itu, batu bata dan batu membuat kincir angin menara desain tahan paling cuaca. 

Sementara desain kincir angin sebelumnya adalah untuk struktur yang lebih besar yang dapat melayani seluruh kota, kincir angin kipas-type dibuat khusus untuk individu. Adalah jauh lebih kecil dan digunakan terutama untuk memompa air. Ini terdiri dari sebuah menara tetap (tiang), perakitan roda dan ekor (kipas), sebuah unit kepala, dan pompa. Tiang-tiang bisa 10-15 kaki (3-15 m) tinggi. Jumlah pisau dapat berkisar dari empat sampai 20 dan memiliki diameter antara 6 dan 16 kaki (1,8-4,9 m). 

Bahan Baku

Kincir angin dapat dibuat dengan berbagai bahan. Pabrik posting yang hampir seluruhnya terbuat dari kayu. Sebuah kayu ringan, seperti kayu balsa, digunakan untuk bilah kipas dan kayu, kuat lebih berat digunakan untuk sisa struktur. Kayu ini dilapisi dengan cat atau resin untuk melindunginya dari lingkungan luar. Para baju dan pabrik menara, dibangun oleh Belanda dan Inggris sebelum ke abad kedua puluh, menggunakan banyak bahan yang sama digunakan untuk pembangunan rumah termasuk kayu, batu bata dan batu.

Bagian utama dari kipas-jenis pabrik dibuat dengan baja galvanis. Proses mengobati baja membuatnya tahan cuaca dan kuat. Bilah-bilah kipas yang dibuat dengan baja, ringan galvanis atau aluminium. Pompa ini terbuat dari perunggu dan kuningan yang menghambat pembekuan. Kulit atau sintetis polimer digunakan untuk mesin cuci dan o-ring.

Manufaktur
Proses

Kincir angin selalu didirikan di situs dengan menggunakan pra-dibuat bagian. Uraian berikut berkaitan dengan kincir angin kipas-jenis. Dasar

Contoh dari kincir angin dibangun pada 1797.

langkah-langkah termasuk membuat bagian-bagian dan kemudian perakitan struktur.

Membuat bagian-bagian menara

• 1 Bagian menara terbuat dari baja galvanis. Proses ini dimulai dengan gulungan lembaran logam melingkar. Kumparan diletakkan pada perangkat de-spooling dan diumpankan ke jalur produksi. Mereka berjalan di bawah pelurus untuk menghapus setiap Kinks atau berputar. Potongan-potongan dipotong ke ukuran yang sesuai dan bentuk. Dalam beberapa kasus, potongan dapat diletakkan pada mesin yang gulungan mereka dan lasan jahitannya. Ujung-ujungnya lewat di bawah mesin crimping dan potongan-potongan akan dipindah ke stasiun finishing.
• 2 Di stasiun finishing, lubang dibor di bagian logam di tempat-tempat tertentu seperti yang disyaratkan oleh desain kincir angin. Bagian juga dapat dicat atau dilapisi sebelum diatur dalam kit kincir angin akhir.

Membuat gearbox

• 3 Gearbox adalah perakitan rumit terdiri dari berbagai roda gigi, as roda, rotor, dan roda. Bagian-bagian yang mati dilemparkan dan dirakit dengan tangan. Para ditempatkan dalam rumah tahan cuaca yang dirancang untuk mengakomodasi bagian gearbox dan roda terpasang dan perakitan ekor.

Membuat kipas

• 4 kipas ini terdiri dari pelek logam dengan pisau agak melengkung terpasang. Pelek ini diproduksi pada mesin yang gulungan strip baja ke lingkaran melingkar. Sebuah lubang yang dibor di kedua ujungnya, dan mereka terhubung dengan penjepit kecil dan sekrup setelah bilah kipas yang terpasang. Sebuah poros pusat kemudian dihubungkan dengan RIM dan dilampirkan dengan jari-jari baja kecil. Sebuah desain khas akan memiliki lima pasang jari melampirkan sebuah interval merata spasi di sepanjang pinggirannya.
• 5 bilah kipas ini dan ekor dipotong dari potongan lembaran logam. Pisau ini kemudian dijalankan melalui sebuah mesin yang memberi mereka kurva sedikit. Mereka melekat pada pelek logam dengan baut kecil dan klem logam. Mereka melekat sedemikian rupa sehingga mereka dapat menaikkan atau menurunkan tergantung pada kondisi angin.

Sebuah kincir angin modern yang baja.

Mempersiapkan situs

• 6 Mencari dan menyiapkan lokasi pembangunan merupakan langkah penting dalam menciptakan kincir angin fungsional. Pertama, daerah dengan angin yang berlaku minimal 15 mph (24 km / jam) yang dibutuhkan. Kemudian daerah tersebut perlu dibersihkan dari pohon dan struktur lain yang dapat menghalangi angin. Dalam beberapa kasus, gundukan kotoran atau dasar beton yang didirikan untuk meningkatkan kincir angin dari permukaan untuk menangkap angin lebih.

Akhir perakitan

• 7 Bagian-bagian tubuh utama yang terhubung pertama. Mereka berlari bersama-sama di tanah dan kemudian dibangkitkan secara vertikal. Kutub luar bergabung dengan menghubungkan batang. Jepitan sudah melesat pada setiap sendi untuk stabilitas. Setelah menara dinaikkan itu longgar melesat ke dasar yang solid. Kabel tinggal berikutnya terangkai dari frame ke tanah dan melekat pada tensioners dan jangkar tanah. Ketika struktur adalah tingkat, baut dikencangkan dan integritas struktur diuji. Dalam beberapa kasus tangga dibangun ke dalam desain bingkai untuk memungkinkan akses ke kipas di atas yang membuat pembersihan pemeliharaan yang lebih mudah.
• 8 Roda kipas, gearbox, dan poros utama berikutnya terpasang. Gearbox ini pertama dijepit dan melesat ke puncak menara. Poros utama ini kemudian dimasukkan ke bagian bawah gearbox. Selanjutnya, kipas angin dan poros lampirannya yang terhubung ke gearbox. Akhirnya, bagian ekor melekat pada gearbox. Pompa tersebut kemudian dihubungkan ke poros utama dan kincir angin adalah operasional.

Quality Control

Berbagai tes dapat dilakukan untuk memastikan bahwa setiap bagian dari kincir angin tersebut memenuhi spesifikasi yang tercantum dalam tahap desain. Yang paling dasar ini adalah inspeksi visual yang sederhana. Ini akan menangkap sebagian besar kekurangan produksi jelas. Karena kincir angin yang didirikan dengan tangan, kualitas dari setiap bagian berjalan melalui inspeksi visual tambahan. Kualitas pengerjaan yang masuk ke dalam pembangunan kincir angin akan terutama bertanggung jawab untuk kualitas produk jadi. Untuk memastikan tetap efisien selama operasi, pemeriksaan pemeliharaan rutin yang diperlukan.

Masa Depan

Kincir angin telah berubah sedikit selama seratus tahun terakhir. Bahkan, salah satu desain dasar dikandung pada 1870-an masih dijual saat ini. Perbaikan besar telah datang dalam jenis bahan yang digunakan dalam konstruksi. Tren ini kemungkinan akan terus dalam produk kincir angin masa depan. Namun, masa depan memanfaatkan tenaga angin adalah kincir angin tradisional tidak sama sekali. Pemerintah Amerika Serikat telah menghabiskan jutaan dolar meneliti dan mengembangkan turbin angin untuk pembangkit listrik. Di California, peternakan angin banyak sudah beroperasi. Berbagai negara bagian lain dan kota memiliki rencana untuk membuat peternakan angin serupa. Di masa depan, tenaga angin menjanjikan untuk menjadi pengganti yang ramah lingkungan untuk bahan bakar fosil.