ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ ПАРУСНОГО ТИПА Российский патент 2024 года по МПК F03D5/02 F03D7/00 

Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к ветродвигателям парусного типа с лопастями на замкнутых цепных контурах.

Известна турбина со сплошной панелью регулируемых лопаток [заявка Франции №2534636, кл. F04D 5/02, опубл. 1982 г], содержащая два натянутых на колеса цепных контура с лопастями между ними. В составе ветроэнергетического двигателя наклон лопастей от перпендикулярного потоку ветра меняется на обратной стороне на параллельное ему, предусмотрена и возможность регулировки мощности генератора изменением наклона лопастей на цепном контуре.

Недостатком данного устройства являются потери мощности на трение скольжения опор лопастей в направляющих цепных контуров и невозможность регулировки ветровой нагрузки на лопасти изменением угла наклона цепных контуров к горизонту.

Известен также парусный ветродвигатель [авторское свидетельство SU №1020622, кл. F03D 05/02, опубл. 30.05.83. Бюл. №20], содержащий поворотные лопасти с осями, установленными на цепном контуре, изменяющими положение на нем по отношению к ветровому потоку путем использования по бокам вертикальных рам с цепными контурами и направляющими канавками для осей лопастей с роликами.

Недостаток данного парусного ветродвигателя проявляется также в невозможности изменения положения парусного ветродвигателя по отношению к ветровому потоку в зависимости от его напора, что нарушает стабильность вращения цепного контура и вала генератора тока.

Известен и парусный ветродвигатель [патент RU №1318720, кл. F03D 5/02, опубл. 23.06.87 г. Бюл. №23 принятый нами за прототип], содержащий два цепных контура, оси звездочек которых установлены вертикально, с лопастями, положение которых устанавливается на наветренной стороне перпендикулярно потоку ветра, а на противоположной стороне - параллельно ему с помощью направляющих желобов по бокам цепных контуров.

Недостатком этого парусного ветродвигателя является необходимость наличия оборудования в виде флюгера для установки ветродвигателя по отношению к направлению ветра, отсутствие регулировки частоты вращения цепного контура и вертикальное исполнение осей его звездочек, что снижает эффективность использования ветрового потока и может служить источником повреждения ветродвигателя при мощных порывах ветра.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности работы ветродвигателя парусного типа путем стабилизации частоты вращения его цепного контура при изменении ветровой нагрузки на его лопасти, выполняющие роль парусов, и ориентации относительно ветра только напором на боковые его стороны.

Предлагаемое устройство поясняется чертежами. На фиг. 1 представлен предлагаемый ветродвигатель парусного типа, изометрия. На фиг. 2 представлен предлагаемый ветродвигатель парусного типа, вид сбоку.

Ветродвигатель парусного типа содержит цепной контур в составе наклонной рамы 1, двух горизонтальных нижнего 2 и верхнего 3 валов со звездочками 4 и цепями 5 с закрепленными шарнирно на них в центре боковых сторон прямоугольных лопастей 6, выполняющих роль парусов. Лопасти 6 на углах снабжены роликами 7. Вдоль цепей 5 расположены закрепленные на раме ленты желобов 8, выполненные разрезными, с установкой на концах желобов 8 улавливателей 9 роликов 7. Нижний вал 2 кинематически связан с редуктором 10 и электрогенератором 11, также закрепленных на раме 1. Ветви цепей 5 оборудованы направляющими кожухами 12 закрепленными на раме 1.

Рама 1 с цепными контурами, лопастями 6 и желобами 8 установлена шарнирно в подшипниках 13 на нижнем валу 2 с возможностью поворота и изменения угла наклона α к горизонту (фиг. 2).

Нижний вал 2 установлен в подшипниках 14 на горизонтальной поворотной платформе 15 с осью 16 крепления всего ветродвигателя к вертикальной опоре 17 с возможностью поворота всей конструкции под действием напора потока воздуха (ветра) и ориентации по направлению этого потока воздуха.

Горизонтальная поворотная платформа 15 заканчивается рычагами 18, в проушины 19 которых вставлены штоки 20, шарнирно закрепленные на верхнем валу 3 и несущие опорные пружины 21, которыми наклонная рама 1 ветродвигателя опирается на горизонтальную раму 15.

Работает предлагаемый ветродвигатель парусного типа следующим образом: упругостью опорных пружин 21 наклонная рама 1 с цепным контуром и лопастями 6 приподнята в наклонное положение по отношению к горизонтали и потоком воздуха ориентируется по направлению этого потока воздуха (ветра). Под напором этого потока воздуха на каждую лопасть 6 действует сила, равная произведению силы давления воздушного потока на площадь перпендикулярного воздушному потоку сечения лопасти. Суммарная сила действия воздушного потока на цепной контур ветродвигателя парусного типа зависит от количества лопастей на наветренной его стороне. Под действием ее цепной контур вращается, приводя во вращение и электрогенератор 11. Повышение напора ветра и его резкие порывы увеличивают суммарную силу действия его на цепной контур, что повышает и осевую силу, прижимающую цепной контур к земле (к горизонту), сжимая опорные пружины 21 со штоками 20 в них. Угол наклона наклонной рамы 1 с лопастями 6 к горизонту уменьшается, площадь поперечного сечения потока воздуха, воспринимаемая лопастями 6, снижается, уменьшая и силу действия ветра на цепной контур. При снижении ветровой нагрузки на ветродвигатель опорные пружины 21 расслабляются и приподнимают наклону раму 1, увеличивая угол ее наклона. Это обеспечивает постоянство частоты вращения цепного контура ветродвигателя парусного типа в зависимости от напора потока воздуха, а исполнение и расположение изогнутых по радиусу, равному межосевому расстоянию между верхним и нижним валами цепных контуров, штоков 20 обеспечивает стабильность функционирования взаимного углового перемещения наклонной рамы 1 и горизонтальной рамы 15.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Ветродвигатель содержит установленные под наклоном к горизонту цепные контуры с горизонтально расположенными валами и лопатками, установленными с помощью направляющих желобов перпендикулярно ветровому потоку с наветренной стороны и параллельно ему с подветренной. Все это смонтировано на общей раме, одним концом закрепленной на горизонтально расположенной поворотной платформе шарнирно в подшипниках нижнего вала цепных контуров, а другим подпружиненной установкой с помощью пружин между верхним валом цепных контуров и рычагами поворотной платформы. Пружины внутри имеют шарнирно установленные на верхнем валу штоки, нижние концы которых свободно проходят в проушины рычагов поворотной платформы. Техническим результатом является обеспечение стабильной частоты вращения цепного контура при резких изменениях ветровой нагрузки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Ветродвигатель парусного типа, содержащий установленные на раме параллельно расположенные нижний и верхний валы, снабженные звездочками, попарно соединенные при помощи замкнутых цепей, установленные вдоль них направляющие желоба и шарнирно закрепленные на цепях поворотные прямоугольные лопасти, снабженные по углам роликами, размещенными в установленных на раме разрезных коробах с их улавливателями, отличающийся тем, что с целью повышения надежности его работы при порывах ветра рама ветродвигателя, шарнирно установленная на нижнем валу цепного контура, закреплена на горизонтально расположенной поворотной платформе, смонтированной в подшипниках вертикальной опоры ветродвигателя, а верхним валом опирается с помощью опорных пружин на рычаги поворотной платформы.

2. Ветродвигатель парусного типа по п. 1, отличающийся тем, что внутри опорных пружин расположены изогнутые по радиусу, равному межосевому расстоянию между верхним и нижним валами цепных контуров, штоки, один из концов которых шарнирно закреплен на верхнем валу, а другой свободно проходит в проушины рычагов поворотной платформы.