Baja Siku Untuk Rangka Turbin Angin

Rangka turbin angin Pico menggunakan baja siku (angle steel) karena murah, kuat, dan mudah difabrikasi. Baja siku juga populer dengan sebutan besi siku. Ukuran besi sikunya adalah 20x20 mm. Foto di bawah memperlihatkan turbin atau kincir angin terpasang pada rangka baja siku dan di atas tiang pipa besi ukuran 1 1/4 inchi. Secara teknis rangka baja siku ini tidak terlalu rumit. Dalam mendesain rangka untuk turbin angin ini perlu juga diperhatikan segi keindahan atau estetikanya. Karena akan ditempatkan di area terbuka sehingga terlihat dari jauh. Jika desainnya bagus, akan menambah keindahan lansekap.

Rangka turbin diberi ekor yang panjang dan besar agar cepat mengikuti perubahan arah angin. Jika turbin ditempatkan pada area yang tidak terbuka dan tidak tinggi, anginnya cenderung berubah-rubah arah karena harus berkelok melintasi banyak hambatan. Jika arah angin tidak terlalu sering berubah, misalnya di puncak bukit, maka ekor bisa lebih pendek dan lebih kecil. Bentuk ekor juga tidak harus segitiga, dapat dirubah agar    tampak sesuai dengan lingkungan.

Gambar diatas memperlihatkan dimensi dari rangka, semua ukuran dalam satuan mm. Perhatikan tiang rangka yang membentuk sudut 85 derajat dengan batang horisontal rangka. Hal ini bertujuan agar rangka tidak menunduk jika ada kelonggaran antara tiang rangka dengan pipa, karena turbin memberati bagian depan rangka. Juga rangka dan turbin akan lebih baik jika tampak agak mendongak, guna mencegah bilah turbin menghantam pipa saat angin kuat. Pastikan besar sudut ini dengan mencocokkan tiang rangka dengan pipa yang anda gunakan, sehingga turbin agak mendongak saat dipasang pada rangka dan tiang.

Jarak antara garpu dinamo dengan bilah turbin adalah 70 mm. Jarak ini sebenarnya masih bisa dikurangi sampai sekitar 50 mm. Tapi jika dinamo terlalu ke depan, maka beresiko dihantam bilah turbin. Jikapun jarak 70 mm ternyata terlalu jauh, maka dinamo masih bisa dimajukan ke depan dengan mengganjal dengan kayu. Ganjal kayu tersebut juga mencegah bagian belakang dinamo lecet dan  peyot atau cacat tertekan garpu, yang mana bisa merusak komponen di dalam dinamo.

Ada 4 buah lubang diameter 6 mm di bagian ekor rangka. Lubang-lubang ini disesuaikan dengan lubang-lubang pada pelat ekor.


Foto berikut memperlihatkan rangka, tiang, fitting, dan kabel.

Kabel dari dinamo di sebelah kanan (tak terlihat), masuk ke bagian atas rangka, menembus fitting, dan menuju bagian bawah yang membentuk penampang segiempat (square hollow) karena diberi tambahan secuil baja siku. Kabel akan terus turun ke bawah di dalam tiang pipa besi , dan keluar di ujung bawah pipa untuk disambung ke regulator dan aki.

Rangka turbin dapat berputar 360 derajat guna mengikuti arah angin, tapi kabel tidak terpengaruh gerakan rangka turbin yang berputar tersebut. Karena rangka turbin bisa berputar ke kiri dan ke kanan akibat mengikuti arah angin, maka kabel tidak akan terpuntir ke satu arah. Oleh karena itu tidak dibutuhkan swivel joint yang mahal.

Adaptor (reducer fitting), juga disebut sebagai floksok, ukuran 1 - 1 1/4 inchi, berguna untuk mengunci rangka turbin pada pipa. Dengan reducer fitting pemasangan rangka pada pipa jadi sangat mudah namun kuat. Pada foto di bawah, perhatikan bentuk reducer fitting yang mengecil ke atas. Perhatikan adanya baut 10 mm sepanjang 35 mm pengunci adaptor, agar rangka turbin tidak terlepas ke atas karena tertiup angin, jika rangka dipasang pada pipa. Terlihat posisi kabel yang terlindung oleh baut. Fitting ini mempunyai ulir yang sesuai dengan ulir pada pipa yang jadikan tiang. Terlihat juga sisi baja siku menghadap ke bawah sebagai landasan agar dapat duduk dan mudah berputar diatas fitting, bukan tepi besi siku yang duduk diatas fitting.

Foto di bawah adalah tampak atas rangka. Di ujung kanan terdapat 4 buah mur yang dilas. Perhatikan bagian depan rangka yang diperkuat sehingga membentuk persegi panjang. Di ujung kiri akan dipasang sirip tegak atau ekor berbentuk segitiga (tak terlihat).

Foto berikut adalah tampak depan rangka. Di bagian atas terlihat mur untuk memegang as turbin, ada 4 buah mur berjajar. Mur-mur tersebut pasang pada as roda sepeda sebelum dilas dengan tidak dikencangkan, masih bisa diputar. Dan as roda tersebut masih belum dipasang pada turbin agar memudahkan pengelasan. Segera setelah dilas pada rangka, as roda diputar-putar agar tidak lengket dengan mur sampai mur dingin. Mur lalu ditutup dengan baja siku sehingga mur seperti berada di dalam baja persegi (square hollow). Di bagian bawah terlihat ukuran lebar garpu adalah 55 mm, lebar garpu disesuaikan dengan ukuran dinamo. Di tengah tampak tiang rangka dengan reducer fitting yang tertahan oleh baut. Juga tampak ada 2 baut 10 mm panjang yang digunakan untuk menentukan jarak diantara kedua kaki garpu (spacer).

Sebelum turbin dipasang pada rangka, diganti dulu baut as roda sepedanya dengan yang lebih panjang. As roda sepeda bagian belakang dipasang menggantikan baut as roda depan.  

Turbin pada foto diatas menghadap kebawah. Tampak baut as yang lebih panjang menonjol ke atas, tinggi ulir baut dari mur pengunci adalah 50 mm.. Baut ini akan dipasangkan pada 4 buah mur roda sepeda yang dilas pada rangka. Setelah mengganti as roda dengan yang lebih panjang, jangan lupa menyetel kembali kelonggaran bola-bola bearing (ball bearing). Pastikan setelannya tidak longgar (oblak) tapi as masih bisa diputar dengan jari.

Pelat ekor terbuat dari allumunium setebal 1 mm. Dimensinya dapat dilihat pada gambar di bawah. Diikat ke rangka dengan 4 buah baut 10 mm (M6).

Bentuk segitiga dipilih karena memiliki area yang besar di ekor, sehingga menghasilkan torsi tinggi untuk memutar rangka secara responsif ketika arah angin berubah. Juga karena bentuk segitiga sederhana, indah, mudah dipotong dan sedikit material yang terbuang.