ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2004 года по МПК F03D7/06 

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано при создании новых типов стационарных и транспортируемых ветроустановок. Известен ветродвигатель, содержащий вертикальный вал, снабженный сателлитными звеньями, содержащими вертикальные поворотные лопасти, оси которых соединены с шестернями, платформу и флюгер, связанный с кронштейном, снабженным контактными группами (см. RU 2050466 С1, кл. F 03 D 7/06, 20.12.1995).

Недостатками указанного ветродвигателя являются низкий КПД и увеличение парусности ветродвигателя при повышенных скоростях ветра, а также невысокая надежность из-за применения лопастей, укрепленных одним концом.

Известен ветродвигатель с вертикальным валом, лопасти которого установлены на вертикальных трубчатых осях, снабженных зубчатыми шестернями. Лопасти при каждом обороте ротора делают пол-оборота. Для поворота лопастей применяют бесконечную цепь (см. а.с. СССР №1174, М.кл. F 03 D 3/00, 1926).

Недостатками указанного ветродвигателя являются неприспособленность ветродвигателя к повышенным скоростям ветра (тем более к буревым), а также сложность ориентации ветродвигателя к направлению ветра. Технический результат заключается в использовании с максимальной эффективностью энергии ветрового потока в максимально широком диапазоне скоростей ветра (вплоть до буревых) при предельно-возможной простоте конструкции, повышении коэффициента полезного действия ветродвигателя, его надежности и технологичности при изготовлении, а также при эксплуатации и обеспечивается за счет того, что в ветродвигателе, содержащем вал, снабженный сателлитными звеньями, содержащими лопасти, оси которых соединены с шестернями, цепную передачу, платформу и флюгер, связанный с кронштейном, снабженный контактными группами, согласно изобретению на невращающемся вокруг своей оси центральном валу, расположенном горизонтально, жестко установлены соосно с валом шестерни цепной передачи, каждая из которых связана независимой цепной передачей с сателлитными звеньями, расположенными вокруг центрального вала радиально и равномерно, при этом каждое звено содержит лопастной редуктор, состоящий из шестерни цепной передачи, а также из большой и малой цилиндрических шестерен, причем последняя соосна и жестко связана с шестерней цепной передачи лопастного редуктора, а большая цилиндрическая шестерня крепится на оси лопасти, установленной горизонтально, при этом каждая лопасть концами своих осей опирается с возможностью вращения на кронштейны, укрепленные основаниями на ступицах, установленных на обоих концах центрального вала с возможностью вращения, а вершины кронштейнов с обоих концов центрального вала соединены кольцевыми ободами, являющимися приводными колесами, которые связаны гибкой передачей с преобразователями энергии, при этом центральный вал обоими концами опирается с фиксацией на рамы, которые крепятся на противоположных сторонах платформы, в центре которой установлен флюгер, причем платформа расположена на тележках, установленных на круговую трассу, центр которой совпадает с осью вращения платформы, при этом тележки содержат тяговые электродвигатели. Ветродвигатель содержит устройства для регулировки и натяжения цепной, а также гибкой передачи и, кроме того, снабжен устройством съема электроэнергии, а также тягами жесткости, соединяющими кольцевые ободы ветродвигателя между собой.

На фиг.1 изображен ветродвигатель, общий вид;

на фиг.2 - ветродвигатель, вид сверху;

на фиг.3 - ветродвигатель, вид сбоку (со стороны, перпендикулярной ветровому потоку);

на фиг.4 - внутренние кинематические связи ротора ветродвигателя.

Ветродвигатель снабжен ротором, содержащим центральный вал, не вращающийся вокруг своей оси, при этом центральный вал 1 расположен горизонтально.

На центральном валу, соосно с ним, жестко установлены шестерни 2 цепной передачи, каждая из которых связана независимой цепной передачей с сателлитными звеньями, расположенными вокруг центрального вала радиально и равномерно, при этом каждое звено содержит лопастной редуктор, состоящий из шестерни цепной передачи 4, а также из большой 5 и малой 6 цилиндрических шестерен, причем последняя соосна и жестко связана с шестерней цепной передачи лопастного редуктора.

Передаточное отношение шестерен цепной передачи 1:1, а передаточное отношение малой и большой цилиндрических шестерен 1:2, при этом большая цилиндрическая шестерня жестко крепится на оси 7 лопасти 8, установленной горизонтально, причем каждая лопасть концами своих осей опирается с возможностью вращения на кронштейны 9, укрепленные основаниями на ступицах 10, установленных на обоих концах центрального вала с возможностью вращения, а вершины кронштейнов с обоих концов центрального вала соединены кольцевыми ободами 11, являющимися приводными колесами, связанными гибкой передачей 12 с преобразователями энергии 13. Центральный вал обоими концами опирается на рамы 17, которые крепятся на противоположных сторонах платформы 18, расположенной на тележках 19, снабженных тяговыми электродвигателями и установленными на круговую трассу 20, центр которой совпадает с осью вращения платформы, в центре которой установлен флюгер 21, с помощью которого производится контроль ориентации на ветер. Ветродвигатель содержит устройства для регулировки и натяжения цепной передачи (не показано), а также гибкой передачи 22 и, кроме того, снабжен устройством съема электроэнергии 23, а также тягами жесткости, соединяющими кольцевые ободы ветродвигателя между собой (не показано).

Подготовка ветродвигателя к работе и его работа

Первоначально устанавливаются лопасти 8, для чего платформа 18 разворачивается таким образом, чтобы ось ротора совпадала с направлением ветра. Каждая лопасть 8 поочередно приводится в крайнее нижнее положение, при этом кронштейны 9, к которым крепится ось 7 настраиваемой лопасти 8, становятся перпендикулярными поверхности платформы 18. Плоскость лопасти 8 устанавливается параллельно плоскости платформы. Включением тяговых электродвигателей, установленных на тележки 19, платформа 18 разворачивается на ветровой поток. Набегающий ветровой поток V1, воздействуя на лопасти 8, создает вращающий момент ротора, при этом в результате взаимодействия цепной передачи 3 с шестернями 4, 5, 6 лопастного редуктора, плоскости лопастей 8 разворачиваются под оптимальным углом к ветровому потоку, причем за один полный оборот ротора вокруг своей оси лопасти 8 разворачиваются вокруг собственной оси 7 на пол-оборота, при этом направление вращения лопастей совпадает с направлением вращения ротора. Лопасть 8, оказавшаяся в верхнем положении в процессе обегания вокруг оси центрального вала 1, становится перпендикулярной ветровому потоку, и, таким образом, максимальный крутящий момент ротор получит при наибольшем удалении от земли, где скорость ветра больше, чем у поверхности земли. В зависимости от скорости ветрового потока включается необходимое количество преобразователей энергии и выбирается необходимый угол между осью ротора и направлением ветрового потока. При буревых скоростях ветра, при необходимости профилактики или ремонта, платформа 18 разворачивается таким образом, чтобы ось ротора совпадала с направлением ветрового потока, при этом плоскости лопастей 8 будут параллельны ветровому потоку. В этом случае вращающий момент ротора отсутствует и ротор останавливается.

Авторам неизвестны источники патентной и научно-технической информации, содержащие сведения о технических решениях, аналогичные заявляемым.

Авторам также неизвестны технические решения, имеющие свойства, которыми обладают заявленные решения.

При практическом осуществлении заявленные решения позволят создать новый тип преобразователей энергии ветрового потока.

Таким образом, авторы считают, что заявленные решения обладают новизной и изобретательским уровнем.

Промышленное применение заявленных решений позволит разрешить многие проблемы энергообеспечения без загрязнения окружающей среды.

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано при создании новых типов стационарных и транспортируемых установок. Технический результат заключается в повышении надежности в эксплуатации, максимально эффективном использовании энергии течения ветрового потока, упрощении конструкции и повышении технологичности. Ветродвигатель снабжен ротором, содержащим горизонтальный центральный вал, на котором соосно с ним жестко установлены шестерни цепной передачи, каждая из которых связана независимой цепной передачей с сателлитными звеньями, расположенными вокруг центрального вала радиально и равномерно, при этом каждое звено содержит лопастной редуктор, состоящий из шестерни цепной передачи, а также из большой и малой цилиндрических шестерен, причем последняя соосна и жестко связана с шестерней цепной передачи лопастного редуктора, а большая цилиндрическая шестерня жестко крепится на оси лопасти, установленной горизонтально, при этом каждая лопасть концами своих осей опирается с возможностью вращения на кронштейны, укрепленные основаниями на ступицах, установленных на обоих концах вала с возможностью вращения, а вершины кронштейнов с обоих концов центрального вала соединены кольцевыми ободами, являющимися приводными колесами, связанными гибкой передачей с преобразователями энергии ветродвигателя. Центральный вал обоими концами опирается на рамы, которые крепятся на платформе, опирающейся на тележки, установленные на круговую трассу, центр которой совпадает с осью вращения платформы. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Ветродвигатель, содержащий вал, снабженный сателлитными звеньями, содержащими лопасти, оси которых соединены с шестернями, цепную передачу, платформу и флюгер, связанный с кронштейном, снабженным контактными группами, отличающийся тем, что на невращающемся вокруг своей оси центральном валу, расположенном горизонтально, жестко установлены соосно с валом шестерни цепной передачи, каждая из которых связана независимой цепной передачей с сателлитными звеньями, расположенными вокруг центрального вала радиально и равномерно, при этом каждое звено содержит лопастной редуктор, состоящий из шестерни цепной передачи, а также из большой и малой цилиндрических шестерен, причем последняя соосна и жестко связана с шестерней цепной передачи лопастного редуктора, а большая цилиндрическая шестерня крепится на оси лопасти, установленной горизонтально, при этом каждая лопасть концами своих осей опирается с возможностью вращения на кронштейны, укрепленные основаниями на ступицах, установленных на обоих концах центрального вала с возможностью вращения, а вершины кронштейнов с обоих концов центрального вала соединены кольцевыми ободами, являющимися приводными колесами, которые связаны гибкой передачей с преобразователями энергии, при этом центральный вал обоими концами опирается с фиксацией на рамы, которые крепятся на противоположных сторонах платформы, в центре которой установлен флюгер, причем платформа расположена на тележках, установленных на круговую трассу, центр которой совпадает с осью вращения платформы, при этом тележки содержат тяговые электродвигатели.2. Ветродвигатель по п.1, отличающийся тем, что содержит устройства натяжения цепной, а также гибкой передачи.3. Ветродвигатель по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что он снабжен устройством съема электроэнергии.4. Ветродвигатель по любому из пп.1, или 2, или 3, отличающийся тем, что он снабжен тягами жесткости, соединяющими кольцевые ободы между собой.