ВОДО-ВЕТРЯНОЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2009 года по МПК F03B17/06 F03D3/00 

Водо-ветряной двигатель предназначен для использования энергии ветра/воды для выработки механической энергии в различных областях техники.

Наиболее близким к изобретению является водо-ветряной двигатель, содержащий две или три лопасти, равномерно расположенные вокруг вала в одном ряду и выполненные каждая в виде двух образующих раму параллельных труб, закрепленных концами на валу, между которыми закреплены стержни с навешенными на них пластинами, при этом на трубах напротив каждого стержня и между стержнями установлены ограничители, а элементы двигателя выполнены из стали и пластмасс (RU 2270932 С2, 27.02.2006).

В отличие от известного водо-ветряного двигателя, содержащего две или три лопасти, равномерно расположенные вокруг вала в одном ряду и выполненные каждая в виде двух образующих раму параллельных труб, закрепленных концами на валу, между которыми закреплены стержни с навешенными на них пластинами, при этом на трубах напротив каждого стержня и между стержнями установлены ограничители, а элементы двигателя выполнены из стали и пластмасс, в предлагаемом водо-ветряном двигателе согласно изобретению на каждый стержень навешено по паре пластин, а ограничители между стержнями установлены на равном расстоянии.

Двигатель может быть снабжен массивной площадкой - местом крепления двигателя, в которой вертикально установлен вал, имеющей возможность крепления ее к грунту, к платформе, к транспорту, к плавсредствам.

Пластины на 1/3 ширины по всей их длине могут иметь изгиб 2°, образуя при сложенных пластинах свободного хода общий угол 4° в каждой паре пластин, который способствует моментальному их раскрытию при рабочем ходе.

Двигатель может быть снабжен дополнительными рядами лопастей, установленными на валу со смещением лопастей разных рядов для увеличения мощности и повышения компактности элементов.

Ширина пластин может составлять от 2 до 6 см в зависимости от размеров двигателя.

Ограничители, расположенные около стержней, могут быть выполнены в виде пластин с наклоном к середине рамы, а ограничители, расположенные между стержнями, в виде сфер.

На фиг.1 изображен общий вид водо-ветряного двигателя при работе в воздушных потоках.

На фиг.2 - то же, при работе в водных потоках.

На фиг.3 - устройство пары пластин.

На фиг.4 - схема работы пары пластин, пластины в сложенном состоянии.

На фиг.5 - то же, пластины в раскрытом состоянии.

На фиг.6 - вид сверху на фиг.1. Стрелками показано направление ветра.

На фиг.7 - вал водо-ветряного двигателя.

На фиг.8 - место крепления вала двигателя, продольный разрез.

Водо-ветряной двигатель содержит вал 1, две или три лопасти 2, равномерно расположенные вокруг вала 1 в одном ряду и выполненные каждая в виде двух образующих раму параллельных труб, закрепленных концами на валу 1. Между трубами закреплены стержни 4 с навешенными на них пластинами 9. На трубах напротив каждого стержня 4 и между стержнями 4 установлены ограничители 3 поворота пластин 9. Ограничители 3 крепятся к раме только по одну сторону, на которую навешены пары пластин 9 (фиг.6). Ограничители 3, расположенные около стержней 4, выполнены в виде пластин с наклоном к середине рамы, а ограничители 3, расположенные между стержнями 4, - в виде сфер. Ограничители 3 между стержнями 4 установлены на равном расстоянии. Ограничители предназначены не допускать хаотичные повороты пластин 9, удерживать пластины 9 в сложенном состоянии перпендикулярно раме и способствовать созданию ребристой поверхности раскрытых пластин 9. Элементы двигателя выполнены из стали и пластмасс. На каждый стержень 4 навешено по паре пластин 9. Двигатель снабжен массивной площадкой 6 - местом крепления двигателя, в которой вертикально установлен вал 1, имеющей возможность крепления ее к грунту, к платформе 7 (на фиг.1), к транспорту, к плавсредствам над поверхностью 8 воды (на фиг.2) или стационарно. Во всех случаях крепления вал 1 должен располагаться перпендикулярно поверхности земли или воды. Это положение обеспечивает работу водо-ветряного двигателя при любых направлениях ветра и водных потоков без помощи флюгерной системы. Платформа 7 предназначена для установки места крепления водо-ветряного двигателя над поверхностью воды и над недоступными местами.

На валу 1 установлено колесо 5 передачи энергии вращения механизмам-потребителям, которое может представлять часть шестеренной или другой передачи. Пластины 9 на 1/3 ширины по всей их длине имеют изгиб 2°, образуя при сложенных пластинах 9 (фиг.4) свободного хода общий угол 4° в каждой паре пластин 9, который способствует моментальному их раскрытию при рабочем ходе (фиг.5). Двигатель может быть снабжен дополнительными рядами лопастей 2, установленными на валу 1 со смещением лопастей 2 разных рядов для увеличения мощности и повышения компактности элементов (на чертежах не показано). Верхний ряд лопастей 9 закрепляется с таким расчетом, чтобы любая лопасть 9 нового ряда находилась посредине между лопастями 9 нижнего ряда, в котором установлено две или три лопасти. Ширина пластин 9 составляет от 2 до 6 см в зависимости от размеров двигателя.

Водо-ветряной двигатель бывает стационарным и транспортируемым. Работа водо-ветряного двигателя основывается на преобразовании кинетической энергии воздушного или водного потока в механическую энергию вращения вала 1, который имеет 2 или 3 лопасти, равномерно расположенные по окружности вала 1 в одном ряду или нескольких рядах. Ограничители 3 подразделяются на два вида: расположенные около стержней и расположенные между стержнями посредине. Ограничители 3 предназначены для ограничения движения пары пластин 9, навешенных на стержни 4, и удержания их в нужном направлении во время работы водо-ветряного двигателя. Ограничители 3, расположенные около стержней 4, изготовляются в виде пластин с легким наклоном к средине рамы. Пластины 9 предназначены принимать на себя кинетическую энергию ветра/воды и передавать ее на стержень 4 и на межстержневые ограничители 3, которые в свою очередь передают эту энергию раме, преобразующей кинетическую энергию ветра/воды в энергию вращения вала 1. Пластины 9 (2 шт.) навешиваются на стержни 4, крепящиеся к раме своими концами. Края пластин 9 по длине на 1/3 слегка изогнуты. Угол изгиба составляет 2° от плоскости пластин (фиг.3). Это нужно как при свободном ходе пластин 9 (фиг.4), так и при рабочем ходе пластин 9 (фиг.5). При свободном ходе пластины 9 расположены вплотную одна к другой, а между ними по краям пластин 9 расположены два ограничителя 3 (фиг.4). Ветер или водный поток обтекают пластины 9 равномерно по всей площади с одной стороны стержней 4. На чертежах движение ветра /воды/ обозначено стрелкой. Т.к. пластины 9 имеют изгибы по 2°, то в сложенном виде пластины образуют между собой общий угол 4° в каждой паре. Наличие угла в 4° между пластинами 9 способствует при подходе рамы в зону рабочего положения моментальному раскрытию пластин 9. При рабочем ходе пластины 9 максимально раскрыты в обе стороны. Угол между ними составляет 90°. Полностью раскрыться пластинам 9 не дают межстержневые ограничители 3. На половину этих ограничителей 3 пластины укладываются своими изогнутыми краями. На вторую половину ограничителей 3 ложатся соседние пластины 9 в таком же порядке, совместно создавая ребристую поверхность из всех пар пластин 9. Изогнутость и ребристость пластин 9 создают прочность сопротивления ветру/воде, которые обозначены на чертежах стрелками. Рабочее положение пластин изображено на фиг.5 и 6 (слева). Из-за того что вал 1 устанавливается перпендикулярно поверхности земли или воды воздушные /водные потоки могут с любой стороны обдувать/ омывать вал 1 с установленными на нем лопастями 2 и автоматически перемещать пластины 9. Площадь раскрытых пластин 9 рамы при рабочем положении части пластин 9 больше, чем площадь рамы, ограничителей и сложенных пластин 9 свободного хода. Соответственно, при этом возникает разница давления потока воздуха/воды на рабочую лопасть и лопасть свободного хода, и эта разница давления заставляет вращаться рабочую лопасть 2, которая вращает вал 1.

С началом отхода рамы с развернутыми пластинами 9 от рабочего положения (слева на фиг.6) по инерции движения (вверху на фиг.6) происходит следующее: пары пластин 9 под воздействием ветра /воды сходятся и образуют обтекаемые воздухом /водой фигуры, которые не оказывают существенного торможения раме с ограничителями 3, и рама оказывает незначительное сопротивление встречному ветру/ потоку воды.

Водо-ветряной двигатель можно изготовлять разных размеров для удобства его установки и использования при передаче механической энергии вращения разным потребителям, как для выработки электрической энергии, так и для вращения, например, винта при установке двигателя на плавсредствах.

Изобретение относится к двигателям, использующим силы ветра и силы течения воды. Водо-ветряной двигатель содержит две или три лопасти, равномерно расположенные вокруг вала в одном ряду и выполненные каждая в виде двух образующих раму параллельных труб, закрепленных концами на валу. Между рамами закреплены стержни с навешенными на них пластинами. На трубах напротив каждого стержня и между стержнями установлены ограничители. Элементы двигателя выполнены из стали и пластмасс. На каждый стержень навешено по паре пластин. Ограничители между стержнями установлены на равном расстоянии. Двигатель снабжен массивной площадкой - местом крепления двигателя, в которой вертикально установлен вал. Площадка имеет возможность крепления ее к грунту, к платформе, к транспорту, к плавсредствам. Пластины на 1/3 ширины по всей их длине имеют изгиб 2°, образуя при сложенных пластинах свободного хода общий угол 4° в каждой паре пластин, который способствует моментальному их раскрытию при рабочем ходе. Двигатель снабжен дополнительными рядами лопастей, установленными на валу со смещением лопастей разных рядов для увеличения мощности и повышения компактности элементов. 5 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Водо-ветряной двигатель, содержащий две или три лопасти, равномерно расположенные вокруг вала в одном ряду и выполненные каждая в виде двух образующих раму параллельных труб, закрепленных концами на валу, между которыми закреплены стержни с навешенными на них пластинами, при этом на трубах напротив каждого стержня и между стержнями установлены ограничители, а элементы двигателя выполнены из стали и пластмасс, отличающийся тем, что на каждый стержень навешено по паре пластин, а ограничители между стержнями установлены на равном расстоянии.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что он снабжен массивной площадкой - местом крепления двигателя, в которой вертикально установлен вал, имеющей возможность крепления ее к грунту, к платформе, к транспорту, к плавсредствам.

3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что пластины на 1/3 ширины по всей их длине имеют изгиб 2°, образуя при сложенных пластинах свободного хода общий угол 4° в каждой паре пластин, который способствует моментальному их раскрытию при рабочем ходе.

4. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными рядами лопастей, установленными на валу со смещением лопастей разных рядов для увеличения мощности и повышения компактности элементов.

5. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что ширина пластин составляет от 2 до 6 см в зависимости от размеров двигателя.

6. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что ограничители, расположенные около стержней, выполнены в виде пластин с наклоном к середине рамы, а ограничители, расположенные между стержнями, в виде сфер.