Роторная аэрогидравлическая энергетическая установка с постоянной мощностью Российский патент 2024 года по МПК F03D9/30 F03D7/04 

Предлагаемое изобретение относится к установкам, вырабатывающим механическую энергию из возобновляемых источников энергии, использующих энергию движущихся потоков воды и воздуха, а именно к энергетическим установкам с регулируемой мощностью.

Известны водяные мельницы - гидроэнергетические установки с радиальными лопастями на ободе колеса (https://patiah.ru «Энциклопедия технологий и методик», Статья «Водяная мельница»).

Недостаток известных гидроэнергетических устройств низкая величина вырабатываемой энергии.

Наиболее близким техническим решением является роторная ветроэнергетическая установка «МИРО» по Патенту Украины № 98675 «Роторная ветроэнергетическая установка «МИРО» с постоянной максимальной мощностью», 2015 г. для обеспечения постоянной мощности имеет цилиндрический ротор с валом, связанный через цепную передачу с электрогенератором, в прорези цилиндра ротора свободно вставлены плоские лопасти, свободно вращающиеся на валу установленного параллельно ведущему валу ротора, закрепленном на механизме его перемещения в вертикальной плоскости, что регулирует площадь парусов соответственно мощности.

Недостатками известной ветроэнергетической установки является низкая надежность из-за сложности конструкции механизма регулирования мощности.

Цель предлагаемого изобретения является повышение мощности и надежности.

Указанная цель достигается тем, что на ведущем валу установлены паруса, ведущий вал ротора состоит из закрепленных на одной плоскости радиально прямоугольных труб с свободно вставленными прямоугольными штоками с грузилами на внутреннем торце и с закрепленной перекладиной паруса на противоположном торце свернутого в корпус механизма скручивания, закрепленного на внешней боковой поверхности торцевого участка прямоугольной трубы, на штоках прикреплены вертикальные стопоры, прямоугольные трубы имеют продольные прорези на боковой поверхности и на одной оси с прорезью, установленные вертикально оси со свободно установленными блоками с эксцентриковыми кулачками и со звездочками, связанные кинематически цепью цепной передачи и штурвал, установленный на ось и прикрепленный к одному из блоков.

Предлагаемое изобретение состоит из: плота 1 с ведущим валом 2 с звездочкой 3 и с радиальными прямоугольными трубами 4 с свободно вставленными прямоугольными штоками 5 с грузилами 6 на одном торце и закрепленной перекладиной 7 паруса 8 свернутого в корпус 9 механизма скручивания на противоположном конце.

Прямоугольные трубы 4 имеют продольные прорези 10 и прикрепленные внешние оси 11 с установленными блоками 12 эксцентриковыми кулачками 13 и звездочками 14 кинематически связанные цепью 15.

Штурвал 17 установлен на ось 12 и неподвижно связан с блоком 13.

Прямоугольные штоки 5 имеют вертикальные стопоры 17.

На: Фиг. 1 - Принципиальная схема при установке на водоем; Фиг. 2 - Сечение А-А. Фиг. 3 - Схема узлов при максимальном выдвижении штока и Фиг. 4 - Схема узлов при минимальном выдвижении штока.

Предлагаемое изобретение работает следующим образом.

Для расчета углов поворота ротора при вращении ротора по часовой стрелке за 0 (ноль) градусов принята верхняя точка вертикальной плоскости по оси ротора 1. Рабочее вращение ротора 1 по часовой стрелке при направлении ветра или направления течения воды справа. Рабочий сектор расположен ниже оси ротора с 90 до 270 градусов.

Рама 1 установлена на поверхности земли или на дно водоема.

Шток 5 под воздействием собственного веса и веса грузила 6 выдвинут из полости прямоугольной трубы 4 на длину, ограничиваемую эксцентриковыми кулачками 13 и стопорами 18 прямоугольных штоков 5. Перекладины 7 с парусами 8 выдвинуты прямоугольными штоками 5 из корпусов 9 механизма скручивания парусов 8.

Величина крутящего момента Мкр., соответственно мощности N в рабочем секторе определяется длиной рычага (ДРвп/) точки приложения давления воздушного потока равна ДРвп=Дл.тр.+ 1/2Дл.п. (1), где: ДРвп - длина рычага ветровой нагрузки; Дл.п. - длина паруса 10.

Дл.п. - длина паруса 10 определяют площадь паруса 8 Sп, т.е. мощность вырабатываемую предлагаемым изобретением, которая регулируется величиной выдвижения прямоугольного штока 5 из прямоугольной трубы 4 положением эксцентрикового кулачка 13 ограничивающего перемещение прямоугольного штока 5 при контакте с его стопором 18, соответственно площадь паруса 8.

Регулирование мощности производится эксцентриковыми кулачками 13, при вращении вокруг осей 12 поворотом штурвала 16, поворот которой передается через зубатый венец 17 к цепи 16 и соответственно одновременно к звездочкам 14 эксцентриковых кулачков 13, что регулирует длину выхода штока 5 с перекладиной 7 паруса 8 из прямоугольной трубы 4 - соответственно площади парусов 8.

В секторе расположенном с 270 до 90 градусов оборота ротора длина рычага сил сопротивления равна:

ДРсс =1/2Дц (2)

Дл.п = 0 и Sп = 0.

Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает повышение мощности и надежности, что доказывается превышением величин рычагов точек приложения нагрузок водного потока и сил сопротивления, равных (1) - (2) = ½(Дц + Дл.п (4) и регулирования выдвижения парусов 8, т.е. Sп в рабочем секторе в зависимости от скорости воздушного потока.

Изобретение относится к установкам, вырабатывающим механическую энергию из возобновляемых источников энергии, использующих энергию движущейся воды и ветра, а именно энергетическим установкам с постоянной регулируемой мощностью. В устройстве на ведущем валу установлены паруса, ведущий вал ротора состоит из закрепленных на одной плоскости радиально прямоугольных труб с свободно вставленными прямоугольными штоками с грузилами на внутреннем торце и с закрепленной перекладиной паруса на противоположном торце свернутого в корпус механизма скручивания, закрепленного на внешней боковой поверхности торцевого участка прямоугольной трубы, на штоках прикреплены вертикальные стопоры, прямоугольные трубы имеют продольные прорези на боковой поверхности и на одной оси с прорезью, установленные вертикально оси с свободно установленными блоками с эксцентриковыми кулачками и со звездочками, связанные кинематически цепью цепной передачи, и штурвал, установленный на ось и прикрепленный к одному из блоков. Техническим результатом является повышение мощности и надежности. 4 ил.

Роторная аэрогидравлическая энергетическая установка с постоянной мощностью с цилиндрическим ротором с ведущим валом, связанным через цепную передачу с электрогенератором, отличающаяся тем, что на ведущем валу установлены паруса, ведущий вал ротора состоит из закрепленных на одной плоскости радиально прямоугольных труб с свободно вставленными прямоугольными штоками с грузилами на внутреннем торце и с закрепленной перекладиной паруса на противоположном торце свернутого в корпус механизма скручивания, закрепленного на внешней боковой поверхности торцевого участка прямоугольной трубы, на штоках прикреплены вертикальные стопоры, прямоугольные трубы имеют продольные прорези на боковой поверхности и на одной оси с прорезью, установленные вертикально оси со свободно установленными блоками с эксцентриковыми кулачками и со звездочками, связанные кинематически цепью цепной передачи, и штурвал, установленный на ось и прикрепленный к одному из блоков.