ВОДОВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2005 года по МПК F03D3/00 F03B17/06 

Предлагаемое изобретение относится к нетрадиционным источникам энергии и может быть применено в установках, использующих энергию ветра, речных, глубинных морских и других течений.

Известны устройства, преобразующие кинетическую энергию ветра в электрическую энергию (см. авт. свид. №1020622, бюл. №36, 1983 г., №1116307, бюл. №36, 1984 г., №1423777, бюл., №34, 1988 г., французский патент №2704908 и др.).

Известны устройства, преобразующие энергию морских волн, приливов (см. авт. свид. №1097819 и др.).

Перечисленные устройства не универсальны, громоздки, требуют ориентации в потоке и не всегда экологичны.

Указанные недостатки в некоторой степени исключаются в устройстве (см. патент №2141576). Водо-ветроэнергетическая установка содержит вертикальный вал с перпендикулярно прикрепленными и диаметрально расположенными через равные углы штангами с лопастями и приспособлением ориентации энергетического потока движущейся среды, отличающаяся тем, что лопасти каждой пары через шарниры крепятся вдоль штанг с возможным их совместным раскрытием одной относительно другой от 0 до 180° посредством тяг, ограниченных сферическими шарнирами, соединенных с ползунами, размещенными на штангах, и через вилки контактируют с торцевыми поверхностями эксцентрично закрепленного через подшипники к вертикальному валу цилиндра приспособления ориентации.

Недостатки этого устройства:

сложность конструкции;

необходимость ориентации по направлению потока;

Задача изобретения - создание простого, экологически безопасного устройства, некритичного к направлению движения потока, работающего и в жидкой и в газообразной среде, а также на разделе сред.

Предлагается устройство, содержащее вертикальные валы и горизонтальные штанги с лопастями, отличающееся тем, что штанги сквозные и установлены на валах с возможностью ограниченного поворота относительно своих осей, противоположные лопасти каждой штанги жестко закреплены на ней перпендикулярно друг относительно друга и эксцентрично относительно оси штанги, при этом соседние по горизонтали валы изготовлены для вращения в противоположных направлениях.

На фиг.1-3 изображены схемы, поясняющие работу устройства.

На фиг.1 представлена схема устройства (модуля минимальной сложности) с одним валом, двумя штангами и лопастями верхнего расположения. Устройство содержит вертикальный вал 1, на котором установлены штанги 2 с лопастями 3 и ограничители поворотов штанг 4. Такая конструкция позволяет изготавливать устройства с поворотом лопастей и вверх, и вниз относительно оси штанги, том числе устанавливать штанги попарно-вертикально с разнонаправленным поворотом лопастей, изготавливать устройства и правого, и левого вращения, а также собирать установки любой мощности из унифицированных модулей.

Для работы на разделе сред используется один горизонтальный ряд штанг с лопастями нижнего расположения (фиг.2, обозначения те же самые).

При постоянном направлении потока или попеременно разнонаправленном потоке (прилив-отлив) выстраивается плотина (фиг.3) из идентичных модулей встречного вращения. Нерабочие сектора установки могут быть закрыты концентраторами, направляющими дополнительный поток на рабочие сектора.

Устройство работает следующим образом. В статическом положении (без нагрузки) штанги 2 с лопастями 3 занимают произвольное положение относительно осей штанг в пределах, установленных ограничителями поворотов штанг 4. При движении потока газа или жидкости штанги 2 вместе с лопастями 3 разворачиваются относительно своих осей до ограничителей 4 так, что лопасти каждой штанги, расположенные по разные стороны от вала 1 относительно направления потока, устанавливаются одна параллельно, другая перпендикулярно потоку. Направления поворотов штанг с лопастями относительно их осей, а также направления вращения валов задаются положениями ограничителей поворота штанг (см. фиг.1, фиг.2). В результате на каждый вертикальный вал действует вращающий момент, пропорциональный сумме моментов его штанг.

При вращении вала и переходе углов поворота штанг через 0° и 180° относительно направления движения потока под действием сопротивления среды и давления потока лопасти совместно со штангами поворачиваются относительно осей штанг на 90° и изменяют свое положение, параллельная потоку лопасть занимает положение перпендикулярное ему, а перпендикулярная - параллельное. В результате направление действия вращающего момента на вал не изменяется, то есть установка не требует ориентации по направлению потока.

Устройство легко запускается при минимальной скорости ветра, особенно при верхнем расположении лопастей, и работает при большем диапазоне скоростей потока, так как скорость движения лопасти меньше скорости потока.

За счет эксцентричной установки лопастей сглаживаются динамические нагрузки при поворотах штанг.

Разнонаправленное вращение валов соседних по горизонтали модулей сглаживает вибрации и уменьшает нагрузки на конструкции многомодульной установки.

В сравнении с известными предлагаемое устройство обладает следующими преимуществами:

- может работать и в жидкой, и в газообразной среде, а также на разделе сред без ориентации по направлению движения потока;

- позволяет собирать установки любой мощности из унифицированных модулей;

- экологически безопасно по фактору шума, так как скорость перемещения лопастей меньше скорости потока.

Изобретение относится к нетрадиционным источникам энергии и может быть применено в установках, использующих энергию ветра, речных, глубинных морских и других течений. Технический результат заключается в создании простого, экологически безопасного устройства, некритичного к направлению движения потока, работающего как в жидкой и газообразной среде, так и на разделе сред. Установка имеет один или несколько вертикальных валов и горизонтальные штанги с лопастями, причем штанги сквозные установлены на валах с возможностью ограниченного поворота относительно своих осей, противоположные лопасти каждой штанги жестко закреплены на ней перпендикулярно друг относительно друга и эксцентрично относительно оси штанги, а соседние по горизонтали валы изготовлены для вращения в противоположных направлениях. 3 ил.

Водо-ветроэнергетическая установка, содержащая вертикальные валы и горизонтальные штанги с лопастями, отличающаяся тем, что штанги сквозные и установлены на валах с возможностью ограниченного поворота относительно своих осей, противоположные лопасти каждой штанги жестко закреплены на ней перпендикулярно относительно друг друга и эксцентрично относительно оси штанги, при этом соседние по горизонтали валы изготовлены для вращения в противоположных направлениях.