ЛОПАСТЬ ВЕТРОТУРБИНЫ С ТРАНСФОРМИРУЮЩИМСЯ ПРОФИЛЕМ Российский патент 2018 года по МПК F03D3/00 F03D7/00 

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, состоящий из двух свободно поворачивающихся 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, при этом наконечник снабжен механизмом фиксированного изменения расстояния между свободными концами наконечника [патент РФ №2292484 С1 МПК F03D 3/00, опубл. 27.01.2007 Бюл. №3].

Недостатком указанного ветродвигателя является то, что изготовление наконечника лопасти криволинейного очертания трудоемко и не обеспечено достаточной жесткостью, прочностью и плохо регулируется геометрия лопасти.

Известна лопасть ветротурбины с вертикальной осью вращения, включающая наконечник, выполненный из плоских пластин, соединенных шарниром, а внутренние поверхности плоских пластин наконечника снабжены раскосной системой ребер жесткости, наконечник снабжен отрегулированными пружинами, вставленными в телескопические цилиндры, которые закреплены шарнирами к плоским пластинам с одного конца и к стопору, находящемуся на оси симметрии наконечника в развернутом виде, с другого конца [патент РФ №2518794 С1 МПК F03D 3/00, опубл. 10.06.2014 Бюл. №7] (прототип).

Недостатком указанной лопасти является то, что при изменении направления и скорости ветра недостаточно трансформируется профиль лопасти в зависимости от изменения направления ветра.

Технический результат заявляемого изобретения выражается в повышении эффективности работы лопасти ветротурбины с вертикальной осью вращения, при изменении направления движения природной скорости ветра профиль лопасти трансформируется.

Указанный технический результат достигается тем, что лопасть ветротурбины с трансформирующимся профилем, включающая наконечник, выполненный в виде входной части, который изготовлен из плоских пластин, соединенных вертикальным шарниром, согласно изобретению, что наконечник лопасти снабжен механизмом изменения расстояния между свободными концами плоских пластин наконечника, выполненным в виде двух тяг, каждая из которых шарнирно закреплена в двух точках - с плоской пластиной наконечника и с муфтой, свободно передвигающейся по направляющей штанге, соединяющей неподвижную часть стабилизирующей плоскости с вертикальным шарниром, расположенным во входной части наконечника, направляющая штанга снабжена отрегулированной пружиной, вставленной в телескопические цилиндры и соединяющая муфту со стопором, установленным на направляющей штанге, кроме того, муфта шарнирно соединена с дополнительной тягой, соединяющей ее с подвижной частью стабилизирующей плоскости.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежами: на фиг. 1 представлен профиль лопасти с механизмом изменения расстояния между свободными концами плоских пластин наконечника и подвижной и неподвижной частями стабилизирующей плоскости в развернутом виде (с пружиной в свободном ненапряженном состоянии), работающего при попутном движении природного воздушного потока;

на фиг. 2 представлен профиль лопасти с механизмом изменения расстояния между свободными концами плоских пластин наконечника и подвижной и неподвижной частями стабилизирующей плоскости в закрытом виде и втянутой во внутрь профиля подвижной частью стабилизирующей плоскости (при растянутой пружине), работающей при встречном или боковом движении природного ветра.

Лопасть с регулируемыми геометрическими параметрами содержит наконечник состоящий из двух плоских пластин 1, соединенных вертикальным шарниром 2, оборудованного механизмом изменения расстояния между свободными концами плоских пластин наконечника, который состоит из двух тяг 3, закрепленных шарнирами 4 на каждой плоской пластине 1 наконечника и с шарнирами 5, соединенными с муфтой 6, свободно передвигающейся по направляющей штанге 7, соединяющей неподвижную часть стабилизирующей плоскости 8 с шарниром 2, расположенным во входной части наконечника, направляющая штанга 7 снабжена отрегулированной пружиной 10, вставленной в телескопические цилиндры и соединяющая подвижную муфту 6 со стопором 11, установленным на направляющей штанге 7. Ребра жесткости 12 наконечника могут свободно перемещаться относительно друг друга. Шарниры 4 могут свободно или принудительно перемещаться по направляющей 13. Подвижная часть стабилизирующей плоскости 9 соединена с подвижной муфтой 6 при помощи дополнительной тяги 14 и шарнира 15.

Лопасть ветротурбины работает следующим образом. При боковом и встречном действии воздушного потока внутренний вертикальный шарнир 4 с помощью двух тяг 3, перемещается по направляющей 13, а муфта 6 перемещаясь по направляющей 7 растягивает отрегулированные пружины 10, при этом плоские пластины 1 наконечника, уменьшают его раскрытие и втягивают подвижную часть стабилизирующей плоскости в наконечник и тем самым снижают сопротивление лопасти воздушному потоку. При действии воздушного потока по направлению движения лопасти пружины 10 приходят в исходное положение и притягивают муфту 6 к стопору 11, раскрывают наконечник и выталкивают подвижную часть стабилизирующей плоскости 9, увеличивая размеры лопасти.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Лопасть ветротурбины с трансформирующимся профилем, включающая наконечник, выполненный в виде входной части, который изготовлен из плоских пластин, соединенных вертикальным шарниром, наконечник лопасти снабжен механизмом изменения расстояния между свободными концами плоских пластин наконечника, выполненным в виде двух тяг, каждая из которых шарнирно закреплена в двух точках - с плоской пластиной наконечника и с муфтой, свободно передвигающейся по направляющей штанге, соединяющей неподвижную часть стабилизирующей плоскости с вертикальным шарниром, расположенным во входной части наконечника, направляющая штанга снабжена отрегулированной пружиной, вставленной в телескопические цилиндры и соединяющей муфту со стопором, установленным на направляющей штанге, кроме того, муфта шарнирно соединена с дополнительной тягой, соединяющей ее с подвижной частью стабилизирующей плоскости. Изобретение направлено на повышение коэффициента использования энергии ветра лопастями ветротурбины с вертикальной осью вращения. 2 ил.

Лопасть ветротурбины с трансформирующимся профилем, включающая наконечник, выполненный в виде входной части, который изготовлен из плоских пластин, соединенных вертикальным шарниром, отличающаяся тем, что наконечник лопасти снабжен механизмом изменения расстояния между свободными концами плоских пластин наконечника, выполненным в виде двух тяг, каждая из которых шарнирно закреплена в двух точках - с плоской пластиной наконечника и с муфтой, свободно передвигающейся по направляющей штанге, соединяющей неподвижную часть стабилизирующей плоскости с вертикальным шарниром, расположенным во входной части наконечника, направляющая штанга снабжена отрегулированной пружиной, вставленной в телескопические цилиндры и соединяющей муфту со стопором, установленным на направляющей штанге, кроме того, муфта шарнирно соединена с дополнительной тягой, соединяющей ее с подвижной частью стабилизирующей плоскости.