ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2246635
ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ ДЛЯ ВЕТРЯКА С ВЕРТИКАЛЬНОЙ ОСЬЮ ВРАЩЕНИЯ
Имя изобретателя: Бутаков Александр Николаевич
Имя патентообладателя: Бутаков Александр Николаевич
Адрес для переписки: 660075, г.Красноярск, ул. Железнодорожников, 21, кв.43, А.Н. Бутакову
Дата начала действия патента: 2003.05.16
Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для
создания ветроэлектростанций. Технический результат заключается в упрощении
конструкции ветродвигателя и увеличении коэффициента использования энергии ветра.
Ветродвигатель с вертикальной осью вращения представляет собой ротор, содержащий
вертикальный вал, имеющий ярусы из кронштейнов и лопасти, жестко установленные вдоль
оси вращения. Дополнительно двигатель содержит кожух в виде призмы, расположенный
между кронштейнами соосно с валом, и горизонтальные экраны, при этом лопасти выполнены
в виде аэродинамических крыльев с односторонними элеронами, обращенными в сторону
кожуха и находящимися на расстоянии не более длины носка крыла, причем каждый из
элеронов закреплен шарниром в тело носка крыла таким образом, что свободным концом
может быть оперт на грань кожуха.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для
создания ветроэлектростанций.
Известен ветродвигатель с вертикальной осью вращения, представляющий собой
ротор, содержащий вертикальный вал, имеющий ярусы из кронштейнов и лопасти, жестко
установленные вдоль оси вращения (см., например, SU 1455036 А1, кл. F 03 D 3/00, 30.01.1989), по
совокупности существенных признаков принятый за ближайший аналог изобретения (прототип).
К недостаткам прототипа относятся сложность конструкции, невысокая надежность и
низкий коэффициент полезного действия (КПД).
Технический результат заключается в упрощении конструкции ветродвигателя и
увеличении коэффициента использования энергии ветра и обеспечивается за счет того,
что ветродвигатель с вертикальной осью вращения, представляющий собой ротор,
содержащий вертикальный вал, имеющий ярусы из кронштейнов и лопасти, жестко
установленные вдоль оси вращения, согласно изобретению, дополнительно содержит кожух
в виде призмы, расположенный между кронштейнами соосно с валом, и горизонтальные
экраны, при этом лопасти выполнены в виде аэродинамических крыльев с односторонними
элеронами, обращенными в сторону кожуха и находящимися на расстоянии не более длины
носка крыла, причем каждый из элеронов закреплен шарниром в тело носка крыла таким
образом, что свободным концом может быть оперт на грань кожуха.
Элероны подпружиненными шарнирнотелескопическими тягами попарно соединены с
установленными вдоль стенок кожуха вертикальными поворотными лопастями.
С противоположной стороны, служащей опорой элерону, каждая грань кожуха имеет скос,
составляющий с касательной к окружности вращения угол не менее 15 градусов.
|
|
|
|
|
На фиг.1 изображен ветродвигатель с двумя неповоротными лопастями, общий вид;
на фиг.2 изображен ветродвигатель, разрез по А-А;
на фиг.3 изображен ветродвигатель с тремя неповоротными лопастями, общий вид;
на фиг.4 изображен ветродвигатель, разрез по Б-Б.
Ветродвигатель представляет собой вертикальный вал 1, расположенные в два яруса и
жестко присоединенные к нему кронштейны 2 и 3, между которыми соосно с валом помещен
кожух 4, охваченный с торцов экранами 5.
Концы кронштейнов 2, 3 попарно соединены неповоротными вертикальными лопастями 6,
представляющими собой аэродинамическое крыло с элероном 7, который с внутренней
стороны лопасти 6 присоединен шарниром 8 к носку размером 1.
Крыло может быть в сжатом (исходном) или в развернутом (рабочем) положении. Во втором
случае поворот элерона 7 ограничен его опорой на грань кожуха 4.
|
Кроме указанного, каждый элерон 7, посредством размещенных в его хвостовой части
петель 9, подпружиненными шарнирнотелескопическими тягами 10 соединен с вертикальными
поворотными лопастями 11, которые шарнирами 12 присоединены к кронштейнам 2, 3 и кожуху 4.
Принцип действия ветродвигателя заключается в том, что независимо от направления
ветра вал 1 приводится во вращательное движение вокруг оси “0” и работает следующим
образом.
Так, при одном из худших для пуска местоположений подвижных частей ветродвигателя,
когда все элероны 7 и лопасти 11 находятся в исходном положении, направление ветра может
оказаться для одних лопастей 6 встречным, а для других - попутным. Встречное направление
ветра прижмет лопасть 11 к кожуху 4, элерон 7 к лопасти 6. В таком состоянии они не
оказывают ветру большого сопротивления.
С другой стороны ветродвигателя при попутном направлении ветра поток воздуха,
действуя на хвостовую часть элерона 7 и по скосам с углом  ,
составляющим не менее 15 градусов, упираясь в хвостовую часть лопасти 11, повернет их
вокруг собственных осей вращения 8, 12 так, что элерон 7 будет оперт на грань кожуха 4.
Одновременно с этим, амортизируя возможные толчки, достигнет предельной длины тяга 10,
которая удержит лопасть 11 в крайнем рабочем положении, что в свою очередь даст
возможность удерживать в рабочем положении элерон 7.
При дальнейшем воздействии напора воздуха на лопасть 11, огражденную кожухом 4 и
экраном 5 с трех сторон, произойдет увеличение крутящего момента, который может
превзойти момент сопротивления на валу 1. Он будет повернут на угол, при котором элерон
7, огражденный по периметру кожухом 4, экранами 5 и лопастью 6, окажется в рабочем
положении, чем значительно увеличит вращающий момент и угловую скорость поворота вала.
В результате вал 1 будет повернут так, что другие последующие лопасти 6 и 11 займут
первоначальное, аналогичное рассмотренному исходное положение. Цикл будет повторен
раз за разом, что приведет к вращению вала с соответствующей скоростью.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Ветродвигатель с вертикальной осью вращения, представляющий собой ротор,
содержащий вертикальный вал, имеющий ярусы из кронштейнов и лопасти, жестко
установленные вдоль оси вращения, отличающийся тем, что дополнительно содержит кожух в
виде призмы, расположенный между кронштейнами соосно с валом, и горизонтальные экраны,
при этом лопасти выполнены в виде аэродинамических крыльев с односторонними элеронами,
обращенными в сторону кожуха и находящимися на расстоянии не более длины носка крыла,
причем каждый из элеронов закреплен шарниром в тело носка крыла таким образом, что
свободным концом может быть оперт на грань кожуха.
2. Ветродвигатель по п.1, отличающийся тем, что элероны подпружиненными шарнирно-телескопическими
тягами попарно соединены с установленными вдоль стенок кожуха вертикальными
поворотными лопастями.
3. Ветродвигатель по п.1 или 2, отличающийся тем, что с противоположной стороны,
служащей опорой элерону, каждая грань кожуха имеет скос, составляющий с касательной к
окружности вращения угол не менее 15 градусов.
Версия для печати
Дата публикации 31.01.2007гг
вверх
|
