ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2253038
ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ ( ВЕТРЯК )
Имя изобретателя: Чебоксаров В.В. (RU); Чебоксаров В.В.
Имя патентообладателя: Дальневосточный государственный технический университет
Адрес для переписки: 690950, Приморский край, г.Владивосток, ул. Пушкинская, 10, ДВГТУ, патентный отдел
Дата начала действия патента: 2003.06.06
Изобретение относится к области ветроэнергетики. Технический результат
заключается в упрощении конструкции. Ветродвигатель содержит ротор, установленный с
возможностью вращения относительно вертикальной оси, и поворотные лопасти,
установленные с возможностью поворота относительно их вертикальных осей,
закрепленных на роторе, в пределах угла ±70° относительно касательной к ротору. Лопасти
выполнены асимметричными относительно своих осей поворота. Больший участок
асимметричной лопасти выполнен гибким или составным с возможностью изгиба в плоскости
поворота. Конец большего участка каждой асимметричной лопасти связан гибкой связью с
корпусом ротора в точке, расположенной на одной окружности с осями поворота лопастей
со стороны больших участков этих лопастей. Указанная гибкая связь имеет слабину в
положении лопасти с нулевым отклонением от касательной к ротору.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к области ветроэнергетики.
Известен ветродвигатель с вертикальной осью вращения ротора, лопасти которого
поворачиваются вокруг вертикальных осей, закрепленных на роторе (см. патент РФ №2119092,
Бюлл. №26, 1998 г.).
Известен также ветродвигатель с вертикальной осью вращения ротора, лопасти которого
тоже поворачиваются вокруг осей, закрепленных на роторе. (См. патент РФ №2118705, Бюлл. №25,
1998 г.)
Недостатком обеих конструкций является необходимость принудительно поворачивать
лопасти в соответствии с углом поворота ротора и направлением вектора скорости ветра.
Известен ветродвигатель с вертикальной осью вращения ротора, в конструкции которого
симметричные лопасти поворачиваются вокруг вертикальных осей силой ветра, для чего
предусмотрены дополнительные флюгерные лопасти и механизмы передачи их движения к
основным лопастям. (См. патент РФ №2119094, Бюлл. №26, 1998 г.)
Эта конструкция ветродвигателя наиболее близко совпадает по большинству признаков с
предлагаемым техническим решением и использована в качестве прототипа.
Недостатком прототипа является необходимость иметь дополнительные флюгерные
лопасти и зубчатые или ременные передачи с заданным передаточным отношением.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое решение, является упрощение
конструкции за счет исключения флюгеров и промежуточных передач при установке угла
поворота лопасти с помощью ветра.
Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, выражается в
свободном повороте лопастей в пределах заданного угла, обеспечении оптимальной
геометрии лопасти и увеличении тяговых характеристик лопасти.
Поставленная задача решается тем, что ветродвигатель, содержащий ротор,
установленный с возможностью вращения относительно вертикальной оси и поворотные
лопасти, установленные с возможностью поворота относительно их вертикальных осей,
закрепленных на роторе, отличается тем, что лопасти выполнены асимметричными
относительно своих осей поворота и установлены с возможностью свободного поворота в
пределах угла ±70° относительно касательной к ротору.
Причем больший участок асимметричной лопасти выполнен гибким или составным с
возможностью изгиба в плоскости поворота.
При этом конец большего участка каждой асимметричной лопасти связан гибкой связью с
корпусом ротора в точке на роторе, расположенной на одной окружности с осями поворота
лопастей со стороны больших участков этих лопастей.
Кроме того, указанная гибкая связь имеет слабину в положении лопасти с нулевым
отклонением от касательной к ротору.
Сопоставительный анализ существенных признаков предлагаемого решения, аналогов и
прототипа свидетельствует о его соответствии критерию “новизна”.
При этом отличительные признаки формулы изобретения решают следующие
функциональные задачи.
Признак “...лопасти выполнены асимметричными относительно своих осей поворота...”
приводит к возможности их поворота под действием ветра за счет образующихся неравных
по площади частей лопасти.
Признак “...лопасти... установлены с возможностью свободного поворота в пределах ±70°
относительно касательной к ротору” обеспечивает работоспособность конструкции, а
именно активную работу лопастей на большей части окружности ротора. Для этого
достаточно на осях установить, например, жесткие упоры.
Признак “...больший участок асимметричной лопасти выполнен гибким или составным с
возможностью изгиба в плоскости поворота” позволяет обеспечить оптимальную
геометрию лопасти, создать “пузо” и увеличить тяговые характеристики лопасти.
Признаки “...конец большего участка каждой асимметричной лопасти связан гибкой
связью с корпусом ротора в точке на роторе, расположенной на одной окружности с осями
поворота лопастей со стороны больших участков этих лопастей” позволяют лопасти
свободно поворачиваться в обе стороны в пределах определенного угла, а с увеличением
этого угла связь натягивается и удерживает конец большей части лопасти от дальнейшего
поворота, при этом происходит упругая деформация плоскости лопасти под действием силы
ветра.
Признаки “...гибкая связь имеет слабину в положении лопасти с нулевым отклонением от
касательной к ротору” позволяют обеспечить свободный поворот лопасти в пределах
указанного угла, зависящего от величины указанной слабины. Это позволяет реализовать
упоры при повороте лопасти и приводит к упругому изгибу плоской лопасти, образованию “пуза”
и улучшению тяговых характеристик.
Сущность изобретения поясняется чертежом. На чертеже показан вид сверху на
ветродвигатель.
|
Конструкция содержит ротор 1, на котором закреплены стойки 2. На них установлены
лопасти 3 с возможностью поворота относительно стоек 2, как относительно осей поворота.
Лопасти 3 выполнены асимметричными относительно оси поворота. Большая часть каждой
лопасти 3 выполнена с возможностью изгиба в плоскости поворота. Конец большей части
каждой лопасти 3 закреплен с помощью гибкого троса 4 с корпусом ротора 1 со стороны
большего участка лопасти. Причем точка закрепления расположена на одной окружности со
стойками 2 (осями поворота лопастей 3). Положения лопастей 3 обозначены латинскими
буквами от а до h.
|
Работает двигатель следующим образом. Под действием ветра все лопасти 3
поворачиваются и занимают определенное положение, показанное на чертеже латинскими
буквами. При этом лопасти 3 в положениях от а до е создают тягу на вращение ротора 1 по
стрелке, указанной на чертеже. В промежутке между с и d лопасти 3 самопроизвольно
свободно перебрасываются вокруг своих осей (стоек 2) из одного крайнего положения в
другое. Лопасти 3 в положениях от f до h движутся навстречу ветру, автоматически
устанавливаются в неактивное флюгерное положение и не сопротивляются вращению ротора
1. При усилении ветра лопасти 3 в положениях от а до е изгибаются, их геометрия
становится оптимальной, крутящий момент ротора 1 увеличивается, а гибкие тросы 4
ограничивают углы поворота лопастей 3.
Таким образом, предлагаемое решение позволяет обеспечить свободный поворот лопастей
в пределах заданного угла ±70° и оптимальную геометрию лопасти, создающую увеличение
тяговых характеристик лопастей.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Ветродвигатель, содержащий ротор, установленный с возможностью вращения
относительно вертикальной оси, и поворотные лопасти, установленные с возможностью
поворота относительно их вертикальных осей, закрепленных на роторе, отличающийся тем,
что лопасти выполнены асимметричными относительно своих осей поворота и установлены с
возможностью свободного поворота в пределах угла ±70° относительно касательной к
ротору.
2. Ветродвигатель по п.1, отличающийся тем, что больший участок асимметричной лопасти
выполнен гибким или составным с возможностью изгиба в плоскости поворота.
3. Ветродвигатель по любому из п.1 или 2, отличающийся тем, что конец большего участка
каждой асимметричной лопасти связан гибкой связью с корпусом ротора в точке на роторе,
расположенной на одной окружности с осями поворота лопастей со стороны больших
участков этих лопастей.
4. Ветродвигатель по п.3, отличающийся тем, что указанная гибкая связь имеет слабину в
положении лопасти с нулевым отклонением от касательной к ротору.
Версия для печати
Дата публикации 31.01.2007гг
вверх
|
