Изготовление деревянных лопастей для ветряка без крутки

В деревне у знакомого на ветряке сломались лопасти и надо было заменить их на новые, примерно такие же, какие стояли раньше. Чтобы не возиться со склейкой, купил в магазине готовые клееные подоконники размером 1800х250х27мм. Склеить заготовки не так трудно. Трудно найти сухую бессучковую древесину. На упаковке наклеена реклама: гарантия 3 года. Ну, что ж, посмотрим.

Отпилил клин от заготовки, чтобы на кончике лопасти были 180 мм. Уже, чем у ступицы.

На прежних лопастях был профиль Clark-Y. Этот профиль хорош тем, что у него нижняя поверхность плоская. Удобно для изготовления. Кроме того средняя линия профиля имеет довольно сильный изгиб. Профили, имеющие большой изгиб средней линии: желобки, серповидные профили, профили с плоской нижней частью - хорошо работают на низких числах Рейнольдса.

Исходный профиль имеет относительную толщину около 12%. На заготовке на кончике относительная толщина будет 28/180 = 15,6%, у ступицы - 28/250 = 11,2%. Для того, чтобы повернуть исходный профиль и растянуть его до размеров бруска, можно воспользоваться вот этой программкой. После распечатать полученный рисунок в масштабе 1:1. На чертеже надо провести касательные, по которым будут сниматься излишки древесины. Чем острее будет заточен карандаш, тем точнее удастся отметить точки пересечения и тем лучше профиль будет совпадать с нарисованным. На месте пересечения линий надо обязательно поставить черточки и затем измерять расстояния между черточками.

Полученные размеры перенесены на заготовку. Волнистая линия означает, что прямая линия рядом с ней проведена неправильно.

Профиль лопастей идет не от самой ступицы. Корневая часть лопастей будет нетронута, для удобства крепления. Поэтому начало фаски будет закругленным. Закругление можно слелать специальным рубанком - горбатиком, а можно топором (снимок справа) или стамеской.

Строгать надо стараться так, чтобы сострагивать половину толщины линии. Это плохо получается, но надо стремиться к этому. Все неточности потом обернутся тяжелой работой со шкуркой.

Основной объем древесины удобно "ободрать" электрорубанком, а затем дострогать фаску до карандашных линий рубанком или полуфуганком. На фотографии показан длинный электрорубанок. Лучше работать электрорубанком коротким. Он легче, меньше, его лучше чувствует рука. И точность будет лучше, а не хуже, несмотря на более короткую базу. Я за всю практику не встречал работ, где бы длинный электрорубанок был предпочтительней. Точно так же ручные фрезеры мощностью больше 1,5 кВт приходится применять при больших объемах снимаемой древесины. Но с ними очень велик риск испортить деталь. Рука утрачивает ощущение обрабатываемой плоскости из-за большого веса инструмента.

Правую фаску снять значительно сложнее. Она широкая. Боязно испортить электрорубанком. На левом фото показано, как проверять качество поверхности. Надо поставить поверхность под скользящие лучи света и все дефекты обработки, которые невозможно заметить, просто глядя на деталь, контрастно выявятся. На правой фотографии на обработанную электрорубанком фаску положен угольник. Видно, что поверхность получилась "горбом". Такова специфика человека. При сторжке ручной или станочной, он непроизвольно получает такую поверхность. Сейчас мы научимся с этим бороться.

Большое количество древесины снять обычным рубанком тяжело. Лучше для этой цели использовать шерхебель - рубанок у которого железка заточена дугой. Работать им значительно легче. Водить им надо наискосок, примерно так, как он лежит на фаске. Если строгать вдоль, то можно прострогать ложбину. Если строгать поперек, то он будет сильно "задирать" древесину. Для того, чтобы получить плоскость, а не горб надо начинать строжку после начальной линии, а заканчивать снимать стружку не доходя пару сантиметров до конца заготовки. Как только рубанок сострогает весь горб, он повиснет на крайних точках и дальше заглубляться не будет.

Точную плоскость надо довести обычным рубанком, строгая наискосок. Надо соблюдать то же правило. Как только рубанок задел карандашные линии, надо строгать середину между линиями, не трогая концов. Т.к. в середине наверняка остался горб.

В результате первого этапа снятия фасок получится восьмигранник. Фото справа.

Ошибки, сделанные на предыдущем этапе, не фатальны. Результатом будет искажение формы профиля. На рисунке видно, что даже очень сильное различие формы мало влияет на поляру профиля. Поэтому те небольшие ошибки, которые сделаны до сих пор, мало скажутся на работе ветряка. Дальнейшая обработка должна производиться совершенно безошибочно. Ошибки на следующих этапах дадут волнистую поверхность. Профиль потеряет свои аэродинамические качества.

Теперь задача получить из восьмиугольника шеснадцатиугольник. На чертеже профиля проведены зеленые линии. На носке они проведены, чтобы снять максимум древесины, а на остальных ребрах желательно получить равносторонние треугольники.

Ребра имеют очень пологий угол, их трудно строгать. Чтобы проконтролировать себя, надо заглянуть в леток рубанка. Стружка должна синматься ровно посередине между граничных черточек.

Получившившийся шестнадцатиугольник на фото справа уже очень похож на нужный профиль.

Осталось сострогать получившиеся 16 (на самом деле меньше) ребер. И со строжкой будет закончено. По чертежу построить треугольники, уже невозможно. Лучше сделать вот как. Измерить и подписать все отрезки получившиеся между вершинами ребер. Затем разделить длину на 4 и отложить внутрь своего отрезка. Допустим 40 мм разделить на 4 получится 10 мм. На фото видно, как отложены эти два отрезка. Соседний отрезок будет 54 мм. Четверть от этого расстояния равно 13,5 мм. Получилась ширина, которую надо сострогать с ребра 10 +13,5 = 23,5 мм. Я заднюю кромку профиля , там где подписан размер 45 мм, не стал размечать и сострагивать. Уж очень она получается тонкой. Побоялся, что лопасти расколет в районе задней кромки.
Снимать в этот раз придется от 0,2 до 0,5 мм. Надо выставить на рубанке стружку потоньше. Около 0,1 мм, и за 2 - 5 проходов сострагивать ребра.

Теперь можно зажимать лопасть и шкурить. Шкурить лучше длинной лентой матерчатой шкурки. Это чрезвычайно эффективный метод для сглаживания ребер. Его удобно применять при изготовлении топорищ, рукояток к молотку, черенков для лопат. Плавная поверхность получается очень быстро и с малыми затратами усилий. Шкуркой, намотанной на брусок, так быстро и плавно не получится. Но при одном условии. Натягивать концы ленты надо изо всей силы, чтобы давление шкурки на поверхность было максимально. Тогда процесс пойдет очень быстро. При шкурении лопасти, ее нельзя обогнуть шкуркой под 360 градусов, т.к. испортишь тонкие края. Приходится держать шкурку на вытянутых в сторону руках и большое натяжение шкурки не создашь. Поэтому процесс сильно замедляется. Может быстрее получится, если работать вдвоем?
Зернистость шкурки должна быть примерно 40 - 50 по российским стандартам или P80 -P60 по зарубежным.

Можно попробовать шкурить и шкуркой намотанной на брусок. Брусок лучше водить наискосок, как и при строжке шерхебелем. Лучше использовать шкурку на основе окиси алюминия, чем песчаную. Песчаная хуже работает и оставляет в поверхности древесины незаметные песчинки, которые невозможно вычистить щеткой. Если возникнет необходимость подстрогать прошкуренную песчаной шкуркой поверхность, то лезвие рубанка за пару движений будет в зазубринах.
Во второй раз надо шкурить шкуркой с зернистостью 25 (P100), в третий - 12 (P120). Второй и третий раз мелкими шкурками надо водить рукой вдоль волокон.

Осталось закруглить кончик лопасти и снять везде фаски с прямых углов. Фаски размером в пару миллиметров предохраняют древесину от сколов и полезны при окраске. На острых углах краска не держится.

На вторую лопасть ушло вместе с фотографированием 5 часов, на третью - 3 часа.

>> Энергия ветра

Как сделать деревянные лопасти без крутки