ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ Российский патент 1994 года по МПК F03D5/02 

Изобретение относится к устройствам преобразования энергии ветра и может быть использовано как автономный источник энергии.

Широкое применение получили ветродвигатели с вращательным движением лопастей, известны также конструкции с поступательным движением лопастей.

Одним из недостатков ветродвигателей всех систем является сильная зависимость скорости их работы от скорости ветра, из-за чего во многих случаях требуются специальные устройства для компенсации такой нестабильности. Поэтому весьма полезным является свойство саморегулирования скорости, в большей или меньшей степени присущее некоторым конструкциям ветродвигателей.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является ветродвигатель, содержащий лопасти, шарнирно закрепленные на осях, закрепленных между двух бесконечных цепей, натянутых на колеса в общей раме, при этом лопасти в рабочем положении отклоняются внутрь объема, охватываемого цепями. Эффект саморегулирования скорости в этом ветродвигателе хотя и проявляется, но выражен слабо.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, т. е. такое изменение конструкции, которое приведет к более стабильной работе ветродвигателя при менее сложной конструкции.

Поставленная цель достигается тем, что в ветродвигателе, содержащем лопасти, шарнирно закрепленные одной кромкой на осях, закрепленных между двух бесконечных цепей, натянутых на колеса в общей раме, лопасти с наветренной стороны подвешены свободно, а расположенные на цепи упоры выступают внутрь.

По сравнению с прототипом изобретение обладает следующими новыми существенными признаками:
лопасти с наветренной стороны подвешены свободно;
цепи снабжены такими упорами, которые выступают внутрь объема, охватываемого цепями (в прототипе лопасти снабжены двойными упорами).

Благодаря новым существенным признакам появились следующие возможности:
достигается высокая стабильность скорости ветродвигателя (при постоянном моменте нагрузки), поскольку лопасти наветренной стороны не только меняют угол своего отклонения под действием ветра, но и управляют направлением потока, поступающего на лопасти подветренной стороны;
стабилизируется поток внутри ветродвигателя, т. к. лопасти наветренной стороны служат подвижным направляющим аппаратом, а благодаря внутренним упорам, расположенным на цепи, лопасти могут отклоняться и наружу (проходя между цепей), что необходимо при переходе лопастей внизу с одной стороны на другую (без такого отклонения вниз возможны завихрения внутреннего потока), что в итоге повышает КПД ветродвигателя.

Новые признаки изобретения позволят разрабатывать ветродвигатели для привода агрегатов с постоянным моментом нагрузки, требующих стабильной скорости.

На фиг. 1 и 2 предлагается пример конструкции ветродвигателя.

Ветродвигатель содержит жесткую раму 1, колеса 2 (изображены условно), цепи 3 (из дюралевых трубчатых элементов), которые конструктивно объединены с упорами 5, и лопасти 4.

Ветродвигатель работает следующим образом.

Поток ветра, набегая на лопасти наветренной стороны, отклоняет их на некоторый угол, тем больший, чем больше скорость ветра. При этом сам поток отклоняется вниз, создавая подъемную силу, направленную вверх. Лопасти с другой стороны ложатся на упоры. Пройдя лопасти наветренной стороны, поток получает уже другое направление по сравнению с первоначальным, более крутое по отношению к лопастям подветренной стороны, что увеличивает действующую на них силу (направленную вниз). В результате создается пара сил, приводящая колеса во вращение. Саморегулирование скорости достигается тем, что при сильном ветре передние лопасти принимают положение, близкое к горизонтальному, пропуская поток ветра почти свободно. Тем не менее небольшая доля большой энергии сильного ветра передается лопастям, чего достаточно для поддержания номинальной скорости при той же нагрузке.

Предлагаемый ветродвигатель позволит более широко использовать энергию ветра, особенно в местностях, где редко бывают ветры со скоростями более 10 м/с.

(56) Патент Франции N 2304790, кл. F 03 D 5/02, опублик. 1976.

Использование: в ветроэнергетике. Сущность изобретения: ветродвигатель содержит лопасти 4, шарнирно закрепленные одной кромкой на осях, установленных между двух бесконечных цепей 3, натянутых на колеса 2 в общей раме. На цепях расположены упоры 5 ограничения поворота лопастей, а лопасти 4 с наветренной стороны подвешены свободно. Упоры 5 выступают внутрь объема, охватываемого цепями. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий лопасти, шарнирно закрепленные одной кромкой на осях, установленных между двумя бесконечными цепями, натянутыми на колеса в общей раме, и упоры ограничения поворота лопастей, расположенные на цепях, отличающийся тем, что, с целью саморегулирования скорости, лопасти с наветренной стороны подвешены свободно. 2. Ветродвигатель по п. 1, отличающийся тем, что упоры выступают внутрь объема, охватываемого цепями.