ВЕТРОКОЛЕСО Российский патент 1995 года по МПК F03D7/00 F03D5/00 

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано в ветродвигателях.

Известно ветроколесо, содержащее гибкие упругие лопасти, причем на конце каждой лопасти закреплен центробежный груз [1]
Это ветроколесо имеет простую конструкцию, однако при больших скоростях ветра наблюдаются высокие амплитуды прогибов консольных лопастей, снижающие прочность последних.

Известно также ветроколесо, содержащее вал и закрепленную на нем лопасть, имеющая форму поверхности Мебиуса. Лопасть выполнена из упругого материала и закреплена на валу при помощи стержня [2]
Несмотря на упрощенную конструкцию известное ветроколесо не имеет жесткости по длине вала и закреплено только в плоскости вращения. В связи с этим прочность ветроколеса ограничена, ветроколесо также не имеет регулятора частоты вращения, что делает затруднительным его использование.

Известно, наконец, принятое за прототип, ветроколесо, содержащее по меньшей мере одну ленточную лопасть, выполненную из упругого материала и изогнутую в виде петли, закрепленной ветвями на валу [3]
Недостатком прототипа является усложнение конструкции, наличием изогнутых державок, что удорожает изготовление ветроколеса, а также отсутствие регулятора частоты вращения.

В изобретении поставлена задача устранить недостатки прототипа и выполнить конструкцию ветроколеса более простой, повысить ее жеcткоcть и прочноcть, осуществить регулирование частоты вращения.

Общими с прототипом являются следующие существенные признаки: ленточная лопасть из упругого материала, закрепление лопасти ветвями на валу.

В отличие от прототипа изобретение имеет следующие признаки: ветроколесо имеет регулировочный груз обтекаемой формы, груз установлен на лопасть эксцентрично относительно продольной оси симметрии ленты на расстоянии, равноудаленном от закрепления ветвей, минимум одна из ветвей лопасти закреплена на валу с продольной закруткой.

На фиг. 1 схематически изображен разрез ветроколеса в плоскости оси вращения; на фиг. 2 -4 вид на ветроколесо по направлению ветра; на фиг. 3 вид сверху на фиг. 1.

Ветроколесо содержит по меньшей мере одну ленточную лопасть, выполненную из упругого материала и изогнутую в виде петли 1, закрепленной ветвями 2 и 3 на валу 4. Ветроколесо снабжено регулировочным грузом 5 обтекаемой формы, установленным на лопасти эксцентрично относительно продольной оси симметрии 6 ленты на расстоянии, равноудаленном от закрепления ветвей 2 и 3, и по меньшей мере одна из ветвей 2 или 3 закреплена на валу 4 и продольной закруткой. Кроме того, каждая ветвь 2 и 3 жестко соединена с валом 4 при помощи плоских державок 7.

Ветроколесо работает следующим образом.

При рабочей скорости ветра V на ветроколесе возникает движущий момент вследствие установки ленты из-за ее продольной закрутки под углом к потоку, ветроколесо начинает вращаться с частотой ω (фиг. 2).

При увеличении скорости ветра до расчетной возрастают частота вращения ветроколеса и центробежная сила груза 5. На плече эксцентриситета появляется момент центробежной силы. Последний скручивает периферийную часть петли 1, создавая на ней углы установа к потоку. Тем самым ухудшается аэродинамика ветроколеса и происходит регулирование частоты вращения. При снижении скорости ветра уменьшается скручивающий момент, лента вследствие своей упругости возвращается в исходное положение и ограничения частоты вращения не происходит.

Ветроколесо кинематически связано с электрическим генератором или рабочей машиной (не показана), преобразующей энергию ветроколеса в полезную работу.

Ветроколесо имеет простую и надежную конструкцию, достаточно жестко в направлении потока, а его энергетическая эффективность подтверждена испытаниями образца в аэродинамической трубе.

Использование: ветроэнергетика, в частности в ветряных двигателях. Сущность изобретения: ветроколесо содержит по меньшей мере одну ленточную лопасть, выполненную из упругого материала и изогнутую в виде петли, закрепленной ветвями на валу. Ветроколесо снабжено регулировочным грузом обтекаемой формы, которое установлено на лопасти эксцентрично относительно продольной оси симметрии ленты на расстоянии, равноудаленном от закрепления ветвей. По меньшей мере одна из ветвей закреплена на валу с продольной закруткой. 3 ил.

ВЕТРОКОЛЕСО, содержащее по меньшей мере одну ленточную лопасть, выполненную из упругого материала и изогнутую в виде петли, закрепленной ветвями на валу, отличающееся тем, что ветроколесо снабжено регулировочным грузом обтекаемой формы, установленным на лопасти эксцентрично относительно продольной оси симметрии ленты на расстоянии, равноудаленном от закрепления ветвей, и по меньшей мере одна из ветвей закреплена на валу с продольной закруткой.