ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2008 года по МПК F03D3/00 

Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к устройствам для преобразования энергии ветра в механическую энергию, и может быть использовано при создании ветродвигателей с парусными лопастями.

Известен парусный ветродвигатель (патент RU №1178931, опубл. 1985 г.), содержащий ветровое колесо, включающее установленные на вертикальном валу рамы с натянутыми на них опорными сетками, расположенные на рамах парусные лопасти, снабженные прямоугольными окнами и перекрывающими их клапанами, консольно закрепленными на лопастях вдоль окон. В зависимости от направления ветра клапаны закрывают или открывают окна, создавая крутящий момент. Для изменения парусности лопастей вертикальный вал выполнен телескопическим.

Недостатком известного ветродвигателя является узкий диапазон рабочих скоростей ветрового потока, высокий уровень динамических нагрузок на вал колеса.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является ветродвигатель Рудакова (патент RU №1463949, опубл. 1989 г.), содержащий ветровое колесо, включающее вертикальный вал, прикрепленные к нему радиальные траверсы, складные парусные лопасти, закрепленные своей периферийной кромкой на концах траверс и имеющие возможность раскрытия и складывания вдоль траверс. Для складывания парусных лопастей в траверсах тангенциально установлены пластины, имеющие возможность перемещения вдоль траверс под действием ветра.

Недостатками известного ветродвигателя являются большие габариты при одноярусной компоновке ветровых колес, высокий уровень нагрузок на вал и опорные узлы при многоярусной компоновке. Это ограничивает применение ветродвигателя.

Целью изобретения является расширение области применения ветродвигателя, а именно, возможность использования ветродвигателя при ветровой энергии от минимальных до максимальных мощностей в условиях ограниченных площадей для установки, например, на кораблях любого водоизмещения, за счет компактности конструкции и обеспечения работы ветродвигателя в широком диапазоне рабочих скоростей потока.

Для достижения цели ветродвигатель содержит ветровое колесо, включающее верхний и нижний вертикальные валы с закрепленными на валах радиальными траверсами, парусные лопасти, установленные с возможностью перемещения вдоль траверс с одной стороны вала на противоположную, устройство слежения за направлением и силой ветра, устройство перемещения парусной лопасти в зависимости от направления и силы ветра.

Парусные лопасти выполнены в виде рам с натянутой внутри них парусиной, имеющей возможность свертывания в контейнеры.

Размещение радиальных траверс на двух валах, верхнем и нижнем, позволяет перемещать парусную лопасть по всей длине траверс с одной стороны вала на противоположную и тем самым вдвое уменьшить количество парусных лопастей.

Кроме того, при нахождении лопасти на части траверс, расположенных с одной стороны вала, пространство между частями траверс, расположенных с другой стороны вала, остается свободным и может быть использовано для размещения лопасти другого ветрового колеса.

Это позволяет компактно разместить ветровые колеса в один ярус и таким образом уменьшить габариты ветродвигателя, что важно при установке ветродвигателя на ограниченной площади. При этом по сравнению с многоярусной компоновкой не увеличивается нагрузка на вал, что делает конструкцию более надежной. Возможность компоновки ветродвигателя ветровыми колесами разных диаметров обеспечивает работу в широком диапазоне скоростей потока.

На фиг.1 представлено ветровое колесо ветродвигателя с одной парусной лопастью; на фиг.2 - парусная лопасть с вертикальным контейнером; на фиг.3 - ветровое колесо ветродвигателя с двумя парусными лопастями; на фиг.4 - ветродвигатель с тремя ветровыми колесами; на фиг.5 - ветродвигатель с пятью ветровыми колесами.

Заявляемый ветродвигатель содержит ветровое колесо 1, содержащее верхний вертикальный вал 2 и нижний вертикальный вал 3, радиальные траверсы 4. Парусные лопасти 5 установлены с возможностью перемещения вдоль траверс 4. Парусная лопасть 5 выполнена в виде рамы 6 с парусиной, которая может быть уложена в контейнер 7. Контейнер 7 может быть расположен как вдоль траверс 4 (фиг.1), так и перпендикулярно траверсам 4 (фиг.2). Ветровое колесо 1 может содержать несколько лопастей 6 (фиг.3), а ветродвигатель - несколько ветровых колес 1 (фиг.4, 5). Для перемещения парусных лопастей вдоль траверс использовано устройство перемещения парусной лопастью в зависимости от направления и силы ветра (не показано), взаимодействующее с устройством 8 (фиг.1, 3) слежения за направлением и силой ветра.

Скоростной напор ветра, воздействуя на лопасти 5, вращает ветровое колесо 1. При достижении лопасти 5 положения, параллельного ветровому потоку, устройство перемещения перемещает лопасть 5 на диаметрально противоположную часть траверс 4. Таким образом лопасть 5 преимущественно находится на части траверс, перемещающейся по ветру, что позволяет уменьшить количество лопастей.

При установке в конструкции ветродвигателя нескольких ветровых колес 1 часть 9 траверс 4 одного ветрового колеса входит в пространство между частями 10 траверс 4 другого ветрового колеса (фиг.4, 5). Это уменьшает габариты ветродвигателя при обеспечении работы ветродвигателя в широком диапазоне скоростей ветрового потока.

Изобретение относится к ветродвигателям с парусными лопастями. Ветродвигатель содержит ветровое колесо, включающее верхний и нижний вертикальные валы с закрепленными на них радиальными траверсами. Парусные лопасти в виде прямоугольных рам с парусиной установлены с возможностью перемещения вдоль траверс с одной стороны вала на противоположную. Устройство перемещения парусной лопасти, взаимодействующее с устройством слежения за направлением и силой ветра, перемещает лопасти в ту часть траверс, которая расположена по направлению потока ветра. Использование изобретения позволит расширить область применения ветродвигателя. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Ветродвигатель, содержащий ветровое колесо, включающее верхний и нижний вертикальные валы с закрепленными на валах радиальными траверсами, парусные лопасти, установленные с возможностью перемещения вдоль траверс с одной стороны вала на противоположную, устройство перемещения парусной лопасти в зависимости от направления и силы ветра, взаимодействующее с устройством слежения за направлением и силой ветра.2. Ветродвигатель по п.1, отличающийся тем, что парусные лопасти выполнены в виде рам с натянутой парусиной и содержат контейнер для укладки парусины.