ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2249720
ВЕТРОКОЛЕСО ДЛЯ ВЕТРЯКА
Имя изобретателя: Литвиненко А.М.
Имя патентообладателя: Воронежский государственный технический университет
Адрес для переписки: 394026, г.Воронеж, Московский пр-кт, 14, ВГТУ, патентный отдел
Дата начала действия патента: 2003.10.09
Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к ветроколесам ветросиловых
и ветроэлектроэнергетических установок с горизонтальной осью вращения,
преимущественно предназначенным для работы с электрогенераторами сегментного типа.
Технический результат заключается в упрощении конструкции, повышении надежности и
технологичности при обеспечении удешевления и модульности. Это достигается тем, что
лопасти выполнены в виде оболочечного, двухслойного, скрепленного по периметру
равнобедренного треугольника, вершина которого закреплена у ступицы, а основание
снабжено натяжной планкой, которая шарнирно соединена с балансиром, балансир шарнирно
установлен на внешнем конце трубчатого лонжерона и соединен с натяжной тягой.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к ветроколесам ветросиловых
и ветроэлектроэнергетических установок с горизонтальной осью вращения,
преимущественно предназначенным для работы с электрогенераторами сегментного типа.
Известны воздушные винты [1] с самоустанавливающимся шагом, лопастями,
установленными во втулке, которая имеет возможность осевого перемещения на валу винта,
а усилие на лопасти передается с помощью кулисы с кольцевыми пазами, сухарями, шаровыми
подшипниками и пальцами.
Недостатком данного винта, который в принципе обеспечивает буревую защиту,
является сложность конструкции, наличие многих подвижных элементов, к точности
изготовления которых предъявляются повышенные требования, что в конечном итоге
приводит к существенному удоражанию конструкции.
Наиболее близким к заявляемому по совокупности существенных признаков является
ветроколесо с парусными лопастями, описанное, например, в [2]. Оно представляет собой
различные комбинации парусных оперений с круглой, D-образной передними кромками,
концевыми обтекателями, центральными обтекателями, а также с различными в плане
передними обтекателями, трубчатыми лонжеронами и тросовыми растяжками.
Его недостатком является недостаточная надежность и пониженная технологичность, что
связано, во-первых, с наличием D-образной кромки, а во-вторых, с необходимостью стыковки
тканевых полотнищ с D-образной кромкой, кроме того, остаются нерешенными вопросы
достижения натяжения.
Изобретение направленно на упрощение конструкции, повышение надежности и
технологичности при обеспечении удешевления и модульности.
Это достигается тем, что лопасти выполнены в виде оболочечного двухслойного,
скрепленного по периметру равнобедренного треугольника, вершина которого закреплена
у ступицы, а основание снабжено натяжной планкой, которая шарнирно соединена с
балансиром, балансир шарнирно установлен на внешнем конце трубчатого лонжерона и
соединен с натяжной тягой.
Достижение технического результата обеспечивается рациональной формой парусного
полотнища лопасти, а также за счет того, что основная труба - лонжерон и тяга, обтянутые
гибкой поверхностью паруса, образуют аэродинамический профиль.
|
|
|
|
|
|
|
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображено ветроколесо,
вид спереди, на фиг.2 показано внутреннее устройство лопасти в увеличенном виде, на фиг.3
приведен разрез лопасти по среднему сечению, на фиг.4 нарисован вид с торца основания
лопасти, противоположного основному лонжерону, на фиг.5 можно увидеть вид с торца
основания лопасти, который расположен у основного трубчатого лонжерона и натяжной
тяги.
Ветроколесо представляет собой ступицу 1, на которой с помощью хомутов 2 укреплена
труба 3 - основной лонжерон, на которой установлен вблизи ступицы уголок 4, который
служит для обеспечения упора натяжной тяги и местом закрепления вершины 5
равнобедренного оболочечного треугольника лопасти, который образован двумя сшитыми (скрепленными)
по периметру слоями гибкого полотнища (парусными оперениями).
Основание 6 равнобедренного треугольника снабжено натяжной планкой 7, которая может
быть выполнена, например, в виде швеллера, планка снабжена установленным в середине
шарниром 8, в котором также закреплено левое плечо балансира 9, балансир снабжен
центральным шарниром 10, который установлен на внешнем конце трубы основного лонжерона,
а также правым шарниром 11, в котором закреплена натяжная тяга 12, имеющая натяжной винт
13, проходящий через отверстие в уголке 4, винт снабжен гайкой 14, уголок 4 прикреплен к
трубе 3 болтом 15. Аэродинамический профиль образован тягой 12, трубой 3 основного
лонжерона, слоем 16 и слоем 17 гибкого полотнища.
|
Ветроколесо функционирует следующим образом. При набегании ветрового потока,
перпендикулярного плоскости фиг.1, вследствие наличия углового смещения основания б
относительно места закрепления вершины 5 (в плоскостях, перпендикулярных оси трубы 3),
появляется окружное усилие, приложенное к лопастям, благодаря чему ветроколесо
приходит во вращение.
Сборка ветроколеса происходит в следующей последовательности. При положении
основных деталей, показанных на фиг.2, происходит обтягивание этих деталей полотнищами,
выполненными, например, из парусной ткани, в форме равнобедренных треугольников (2 шт.),
далее полотнища скрепляют по периметру. Вершина равных сторон 5 закрепляется в уголке 4,
например, с помощью кольцевого крепления. Далее происходит натяжение основания 6
планкой 7. При закручивании гайкой 14 по стержню 13 тяга 12 идет вниз - см. фиг.2. Поскольку
балансир 9 закреплен в шарнире 10 и представляет собой рычаг, его правый конец - см. фиг.2 -
с шарниром 11 движется вниз с тягой 12, а левый конец с шарниром 8 движется вверх, отводя
тем самым планку 7 вверх. Вследствие этого происходит натяжение основания 6
относительно закрепленной раннее вершины 5 и, соответственно, натяжение всего
парусного полотнища лопасти. Благодаря угловому (относительно сечения трубы 3)
смещению уголка 4 и шарнира 10 обеспечивается крутка лопасти, что в сочетании с
аэродинамическим профилем - см. фиг.3 - приводит к получению удовлетворительных
аэродинамических характеристик, которое достигается сравнительно простыми
техническими средствами.
К основным технико-экономическим преимуществам данного ветроколеса относятся
следующие:
- дешевизна и легкость исходных материалов - алюминиевых труб (3 и 12) и парусных
полотнищ со слоями 16 и 17;
- простота и надежность механизма натяжения - фиг.2;
- высокая технологичность, простота сборки;
- модульность, обеспечиваемая возможностью однотипного исполнения нескольких
лопастей;
- высокие аэродинамические характеристики профиля - см. фиг.3.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. А.с. СССР №1742123 - Воздушный винт с самоустанавливающимся шагом /Н.М.Гилязетдинов,
з-ка №4673534/23 от 05.04.89, опубл. 23.06.92, Бюл. №23, МКИ5 В 64 С 11/30.
2. Ветроэнергетика/ Под ред. Д.де Рендо: Пер. с англ.; под ред. Я.И.Шефтера. - М.:
Энергоатомиздат, 1982. - с.109, рис. 3,17; с.114, рис.3,19 и 3,20.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ветроколесо, содержащее ступицу и лопасти, выполненные в виде парусных
оперений, имеющих трубчатый лонжерон, отличающееся тем, что лопасти выполнены в виде
оболочечного двухслойного скрепленного по периметру равнобедренного треугольника,
вершина которого закреплена у ступицы, а основание снабжено натяжной планкой, которая
шарнирно соединена с балансиром, балансир шарнирно установлен на внешнем конце
трубчатого лонжерона и соединен с натяжной тягой.
Версия для печати
Дата публикации 02.02.2007гг
вверх
|
