ВЕТРЯК Российский патент 2000 года по МПК F03D3/00 

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к ветродвигателям с вертикальной осью вращения.

Известен ротор ветродвигателя, содержащий вертикальный вал, радиальные траверсы, профилированные поворотные лопасти, осевые шарниры, причем оси шарниров в окружном направлении наклонены в одну сторону, а вал имеет радиус, меньший расстояния от его оси до ближней кромки каждой лопасти в любом из положений последней (см. SU, 1645602 A1, кл. F 03 D 7/06, 30.04.1991).

Недостатком предложенной конструкции является небольшая мощность ротора, сложность конструкции и низкая надежность при внезапных порывах ветра из-за большого количества подвижных незащищенных частей.

Известен ветродвигатель, содержащий расположенное за головкой ветроколесо с лопастями, установленными на валу с возможностью отклонения от плоскости вращения ветроколеса под действием ветра и снабженными механизмом синхронизации в виде подпружиненной втулки. Причем лопасти объединены в две симметричные относительно диаметральной плоскости группы, каждая из которых снабжена одним полукольцом и шарнирно соединена с тягой, лопасти установлены на валу через общий шарнир и двигатель снабжен механизмом пуска и останова.

Недостатком является низкая надежность и сложность конструкции.

Известен ветряк, содержащий вал с навешенными на него траверсами подвески крыльев (см. RU, 2042044 C1, кл. F 03 D 3/00, 20.08.1995), принятый за прототип.

Недостатками ветряка являются низкая надежность в случае резкого изменения силы ветра, сложность конструкции, а также невозможность изменять крутящий момент на валу генератора при необходимости.

Технический результат, заключающийся в повышении коэффициента использования энергии ветра, упрощения конструкции и улучшении надежности ветродвигателя (ветряка) обеспечивается за счет того, что ветряк, содержащий вал с навешенными на него траверсами подвески крыльев, согласно изобретению имеет тяги, управляющие крыльями и генератором, причем крылья ветряка навешены на концах осей траверс в точке между передней кромкой крыла и его центром давления и связаны с автоматом перекоса ветряка, состоящим из кольца на валу ветряка, связанного посредством тяг и шарниров на крыле в точке между центром давления крыла и его задней кромкой, и кареток на кольце автомата перекоса, при этом ветряк содержит привод кольца автомата, изменяющий эксцентриситет кольца относительно вала ветряка.

Привод автомата перекоса ветряка дополнительно содержит коромысла для связки тяг крыла с кольцом автомата перекоса, причем кольцо автомата перекоса навешено на вал ветряка с возможностью изменения угла наклона к нему и высоты положения на валу.

Траверсы подвески крыльев имеют ось поворота на фланце ветряка.

Тяги автомата перекоса связаны с траверсой промежуточными тягами для синхронизации движения вокруг вала ветряка.

Фланец насажен на вал ветряка, имеющего резьбу, а кольцо автомата перекоса ветряка находится выше фланца подвески траверс крыльев.

На фиг. 1 показан общий вид ветряка с крыльями в рабочем положении и генератором.

На фиг. 2 - ветряк с приводом кольца автомата, изменяющим эксцентриситет кольца относительно вала ветряка.

На фиг. 3 - ветряк (общий вид) с дополнительными коромыслами и генератором.

Ветряк содержит крыло 1, вал 2, траверсы 3 подвески крыльев 1, шарнир 4 подвески, шарнир 5 крыла 1 и тяги 9, каретку 6, кольцо 7 автомата перекоса, привод 8 кольца 7, тягу 9, управляющую крыльями 1 и генератором 10, причем привод 8 кольца 7 автомата, изменяя эксцентриситет кольца 7 относительно вала 2 ветряка, изменяет углы установки крыльев 1 на различные значения и влияет при этом на величину мощности ветряка.

Траверсы 3 подвески крыльев 1 имеют ось поворота на фланце 11 вала 2 ветряка.

Привод 8 автомата перекоса ветряка дополнительно содержит коромысла 12 для связи тяг 9 крыла 1 с кольцом 7 автомата перекоса, причем кольцо 7 автомата перекоса навешено на вал 2 ветряка с возможностью изменения угла наклона к нему и высоты положения на валу 2.

Фланец 11 насажен на вал 2 ветряка, имеющий резьбу 13 и шарнир 14 подвески. Для опоры на земле ветряк имеет ферму 15.

Ветряк работает следующим образом. Ветер, воздействуя на крылья 1, приводит их во вращение, которое передается через траверсы 3 подвески крыльев 1 с помощью шарниров 4 на тяги 9 и далее на вал 2 ветряка.

Крылья 1 связаны с приводом 8 автомата перекоса ветряка через тяги 9 и каретку 6. Автомат перекоса, меняя эксцентриситет кольца 7, варьирует угол установки крыльев 1 по отношению к ветру, а именно, при увеличении величины эксцентриситета относительно вала 2 ветряка крылья 1, находящиеся с наветренной стороны, разворачиваются по потоку под определенным углом, приводя во вращение вал 2, связанный с генератором 10, и таким образом осуществляется преобразование механической энергии вращения крыльев 1 ветряка в электрическую энергию, вырабатываемую электрогенератором 10, которая идет к потребителю. При этом в случае, когда крылья 1 установлены вдоль потока, т.е. когда угол атаки равен 0, ветряк работает и таким образом он защищен от перегрузок и внезапных сильных порывов ветра.

На вал 2 ветряка насажен фланец 11 через резьбу 13. В случае резкого изменения силы ветра фланец 11 движется по резьбе 13 вверх, изменяя углы атаки крыльев 1 ветряка и уменьшая крутящий момент. При обратном движении фланца 11 вниз крутящий момент увеличивается.

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к ветродвигателям с вертикальной осью вращения. Технический результат, заключающийся в повышении коэффициента использования энергии ветра, упрощении конструкции и улучшении надежности ветродвигателя, обеспечивается за счет того, что ветряк, содержащий вал с навешенными на него траверсами подвески крыльев, согласно изобретению имеет тяги, управляющие крыльями и генератором, причем крылья ветра навешены на концах осей траверс в точке между передней кромкой крыла и его центром давления и связаны с автоматом перекоса ветряка, состоящим из кольца на валу ветряка, связанного посредством тяг и шарниров на крыле в точке между центром давления крыла и его задней кромкой, и кареток на кольце автомата перекоса, при этом ветряк содержит привод кольца автомата, изменяющий эксцентриситет кольца относительно вала ветряка. 4 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Ветряк, содержащий вал с навешенными на него траверсами подвески крыльев, отличающийся тем, что имеет тяги, управляющие крыльями и генератором, причем крылья ветряка навешены на концах осей траверс в точке между передней кромкой крыла и его центром давления и связаны с автоматом перекоса ветряка, состоящим из кольца на валу ветряка, связанного посредством тяг и шарниров на крыле в точке между центром давления крыла и его задней кромкой, и кареток на кольце автомата перекоса, при этом ветряк содержит привод кольца автомата, изменяющий эксцентриситет кольца относительно вала ветряка. 2. Ветряк по п.1, отличающийся тем, что привод автомата перекоса ветряка дополнительно содержит коромысла для связи тяг крыла с кольцом автомата перекоса, причем кольцо автомата перекоса навешено на вал ветряка с возможностью изменения угла наклона к нему и высоты положения на валу. 3. Ветряк по п.1, отличающийся тем, что траверсы подвески крыльев имеют ось поворота на фланце ветряка. 4. Ветряк по пп.1 - 3, отличающийся тем, что тяги автомата перекоса связаны с траверсой промежуточными тягами для синхронизации движения вокруг вала ветряка. 5. Ветряк по пп.1 - 4, отличающийся тем, что фланец насажен на вал ветряка, имеющего резьбу, а кольцо автомата перекоса ветряка находится выше фланца подвески траверс крыльев.