ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2007 года по МПК F03D3/00 

Заявляемое изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к ветродвигателям с вертикальной осью вращения ветротурбины, и может быть использовано для получения механической и электрической энергии.

Известен ветродвигатель, состоящий из ветротурбины с вертикальной осью вращения, где каждая лопасть ветротурбины содержит наконечник, выполненный в виде входной части аэродинамического профиля с изогнутой осью симметрии по окружности вращения ее центра тяжести, и свободноповорачивающуюся подвижную плоскость, шарнирно закрепленную на вертикальной оси при помощи штанг, имеющих длину, соответствующую расстоянию от оси вращения подвижной плоскости до концов наконечника, при этом наконечник состоит из двух свободноповорачивающихся частей, соединенных между собой шарниром с вертикальной осью вращения, расположенным в крайней входной точке наконечника, где крайние положения сектора свободного поворота каждой из двух частей заданы осью симметрии наконечника и позицией частей, при которой образуется очертание входной части сформированного аэродинамического профиля (см. RU 2135823 С1, кл. F 03 D 3/04, 27.08.1999), по совокупности существенных признаков принятый за ближайший аналог изобретения (прототип).

Недостатком указанного ветродвигателя является то, что лопасть ветротурбины не поддается регулированию в условиях меняющейся природной скорости ветра.

Технический результат заключается в повышении эффективности работы ветродвигателя в условиях часто меняющегося по силе и по направлению потока ветра за счет дистанционного регулирования геометрических и аэродинамических параметров лопастей, воспринимающих воздушный поток.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в ветродвигателе, состоящем из ветротурбины с вертикальной осью вращения, где каждая лопасть ветротурбины содержит наконечник, выполненный в виде входной части аэродинамического профиля с изогнутой осью симметрии по окружности вращения ее центра тяжести, и свободноповорачивающуюся подвижную плоскость, шарнирно закрепленную на вертикальной оси при помощи штанг, имеющих длину, соответствующую расстоянию от оси вращения подвижной плоскости до концов наконечника, при этом наконечник состоит из двух свободноповорачивающихся частей, соединенных между собой шарниром с вертикальной осью вращения, расположенным в крайней входной точке наконечника, где крайние положения сектора свободного поворота каждой из двух частей заданы осью симметрии наконечника и позицией частей, при которой образуется очертание входной части сформированного аэродинамического профиля, согласно изобретению, наконечник лопасти снабжен механизмом фиксированного изменения расстояния между свободными концами наконечника. При этом наконечник лопасти снабжен диафрагмами жесткости, выполненными в виде двух секторов, жестко закрепленных на частях наконечника, при этом один из секторов обхватывает другой своим краем с возможностью скольжения и поворота вокруг шарнира, скрепляющего две части наконечника.

На фиг.1 изображен профиль лопасти с элементами регулирования ее геометрических параметров в сложенном виде, действующий преимущественно при больших скоростях ветра.

На фиг.2 изображен профиль лопасти с элементами регулирования ее геометрических параметров в частично раскрытом виде, работающий преимущественно при средних скоростях ветра.

На фиг.3 изображен профиль лопасти с элементами регулирования ее геометрических параметров в раскрытом виде, функционирующий при малых скоростях ветра.

На фиг.4 изображено сечение 1-1, на котором показан обхват одного сектора диафрагм другим.

Ветродвигатель с вертикальной осью вращения ветротурбины, снабженной лопастями, которые содержат наконечник 1, состоящий из двух частей, соединенных вертикальным шарниром 2, и диафрагм жесткости 3. Каждая диафрагма состоит из двух секторов. Один из секторов диафрагмы содержит по краю обхват 4, в котором движется другой сектор диафрагмы. Лопасть снабжена механизмом 5, изменяющим расстояние между свободными концами наконечника лопасти, который управляется дистанционно или при непосредственном контакте с ним и крепится к свободным концам частей наконечника при помощи шарниров 6. В качестве такого механизма может быть предложен талреп, снабженный радиоуправляемым двигателем, вращающим гайку талрепа или другого подобного механизма. Кроме того, лопасть снабжена стабилизирующей плоскостью 7.

Ветродвигатель работает следующим образом.

При малых скоростях ветра давление воздушного потока на лопасть слабое. Поэтому свободные концы наконечника 1 лопасти разводят на наибольшее расстояние и тем самым увеличивают площадь лопасти, обдуваемую воздушным потоком. В результате увеличения площади лопасти изменяется усилие, действующее на лопасть, и соответственно вращающий ветротурбину момент. Вследствие этого ветродвигатель начинает работать при малых скоростях ветра. При увеличении скорости ветра ветротурбина начинает вращаться быстрее и большая площадь лопасти с раскрытыми частями наконечника, имея большую парусность, начинает тормозить вращение. Поэтому целесообразнее свести свободные концы наконечника, уменьшив площадь лопасти. При сведении свободных концов наконечника изменяются и аэродинамические коэффициенты лопасти. Предлагаемая конструкция лопасти позволит регулировать ее аэродинамические характеристики, повысить эффективность работы ветродвигателя в условиях изменяющейся скорости ветра.

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к ветродвигателям с вертикальной осью вращения ветротурбины, и может быть использовано для получения механической и электрической энергии. Технический результат заключается в повышении коэффициента использования энергии ветра лопастями ветротурбины с вертикальной осью вращения за счет изменения геометрических параметров и аэродинамических коэффициентов лопастей. Новым в ветродвигателе является то, наконечник лопасти ветротурбины снабжен механизмом фиксированного изменения расстояния между его свободными концами. Кроме того, наконечник лопасти снабжен диафрагмами жесткости, выполненными в виде двух секторов, жестко закрепленных на частях наконечника, при этом один из секторов обхватывает другой своим краем с возможностью скольжения и поворота вокруг шарнира, скрепляющего две части наконечника. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Ветродвигатель, состоящий из ветротурбины с вертикальной осью вращения, где каждая лопасть ветротурбины содержит наконечник, выполненный в виде входной части аэродинамического профиля с изогнутой осью симметрии по окружности вращения ее центра тяжести, и свободноповорачивающуюся подвижную плоскость, шарнирно закрепленную на вертикальной оси при помощи штанг, имеющих длину, соответствующую расстоянию от оси вращения подвижной плоскости до концов наконечника, при этом наконечник состоит из двух свободноповорачивающихся частей, соединенных между собой шарниром с вертикальной осью вращения, расположенным в крайней входной точке наконечника, где крайние положения сектора свободного поворота каждой из двух частей заданы осью симметрии наконечника и позицией частей, при которой образуется очертание входной части сформированного аэродинамического профиля, отличающийся тем, что наконечник лопасти снабжен механизмом фиксированного изменения расстояния между свободными концами наконечника.2. Ветродвигатель, по п.1, отличающийся тем, что наконечник лопасти снабжен диафрагмами жесткости, выполненными в виде двух секторов, жестко закрепленных на частях наконечника, при этом один из секторов обхватывает другой своим краем с возможностью скольжения и поворота вокруг шарнира, скрепляющего две части наконечника.