Ветроколесо Российский патент 2025 года по МПК F03D1/06 F03D3/06 

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к ветроколесам ветросиловых и ветроэнергетических установок с горизонтальной осью вращения, преимущественно предназначенным для работы с электрогенераторами сегментного типа.

Известно ветроколесо [пат. РФ №2211366, опубл. 27.08.2003, бюл. №24 / Литвиненко A.M. - заявка №. 2002104027 / 06 от 14.02.2002]. Технический результат, заключающийся в упрощении конструкции, повышении надежности, обеспечении модульности и технологичности, обеспечивается за счет того, что в ветроколесе, содержащем ступицу в лопасти, выполненной в виде парусных оперений, лонжероны, трос, D-образную переднюю кромку, согласно изобретению парусные оперения выполнены в виде упругих пластин, передняя кромка которых имеет форму арки и снабжена отверстиями под лонжерон.

Недостатком данного ветроколеса является малая жесткость конструкции, а также технологические трудности формирования D-образной кромки.

Также известно ветроколесо [пат. РФ №2249720, опубл. 10.04.2005, бюл. №10 / Литвиненко A.M. - заявка №2003130051 / 06 от 09.10.2003]. Технический результат заключается в упрощении конструкции, повышении надежности и технологичности при обеспечении удешевления и модульности. Это достигается тем, что лопасти, как основные, так и, возможно дополнительные выполнены в виде парусных оперений, а именно оболочечного, двухслойного, скрепленного по периметру равнобедренного треугольника, вершина которого закреплена у ступицы, основание снабжено натяжной планкой, которая шарнирно соединена с балансиром, балансир шарнирно установлен на внешнем конце трубчатого лонжерона и соединен с натяжной тягой.

Его недостатком является затруднение в обеспечении крутки лопастей, которая, как известно, обеспечивает лучшие аэродинамические характеристики, а так же трудности реализации замыкании магнитного потока при наличии немагнитной ступицы.

Наиболее близким к заявленному по совокупности существенных признаков является ветроколесо [пат. РФ №2684301, опубл. 04.05.2019, бюл. №10 / Литвиненко A.M. - заявка №2018108519 от 07.03.2018]. Ветроколесо содержит вал, ступицу, выполненную в виде пластины, на периферии которой закреплены внутренние края лопастей. Кроме того имеются стойки, а между стойками и дугами с роторными элементами установлены стержни жесткости. Таким образом в состав ветроколеса входит обод со спицами и втулкой, а также П-образные элементы, каждый из которых имеет перемычку, внутренние и внешние стойки.

Недостатком такого ветроколеса является громоздкость конструкции и большая масса лопастей, низкая технологичность, вызванная наличием большого числа крепящих элементов.

Изобретение направлено на уменьшение массы лопастей повышение технологичности.

Это достигается тем, что в ветроколесе, содержащем вал, ступицу, спицы и обод, а также П-образные элементы, каждый из которых имеет перемычку, внутренние и внешние стойки, согласно изобретению внутренняя стойка и участок перемычки, примыкающий к ней, закреплены на ободе, а лопасть образована двухслойным полотнищем треугольной формы, надетым на внешнюю стойку и закрепленным на ободе, причем внешняя стойка отогнута относительно плоскости вращения обода.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показано ветроколесо, вид спереди, при этом узлы крепления не показаны, чтобы не загромождать чертеж, на фиг. 2 - вид с боку, на фиг. 3 в увеличенном масштабе показан узел крепления

Ветроколесо состоит из внешней стойки 1, полотнища 2, обода 3, ступицы 5 с валом 6, который установлен в головке 7, снабженной поворотным основанием, которая укреплена на башне 8. Внутренние стойки 9 П-образных элементов закреплены на ободе 3, где также закреплен участок перемычки 10, примыкающий к внутренним стойкам 9. Узлы крепления выполнены в виде червячных хомутов 11, снабженных корпусом 12 с червяком 13.

Работа устройства

Ветровой поток, воздействуя на лопасть, приводит ее во вращение. В частности, воздействие ветрового потока на полотнище 2 передается на стержни П-образных элементов, и далее на обод 3, поскольку данные элементы закреплены на нем. Далее энергия ветрового потока передается на вал 6, если же применено сегментное исполнение генератора, то ветроколесо вращается свободно, а сама установка снабжена сегментным статором, который взаимодействует с роторными элементами, которые в свою очередь могут быть закреплены на внешних стойках 1.

Под внутренними стойками 9 и внешними стойками 1 понимаются стойки, соответственно расположенные на ободе 3 и вне его на периферии ветроколеса. Внутренняя стойка 9 и участок перемычки 10, примыкающий к ней закреплены на ободе 3. Полотнище 2 имеет форму прямоугольного треугольника и состоит из двух слоев. Прямой угол полотнища 2 надет на перемычку 10 и внешнюю стойку 1. Внешняя стойка 1 отогнута относительно плоскости вращения ветроколеса и образует аэродинамическую крутку, что показано на фиг. 2, где видно, что внешние стойки 1 отогнуты одна относительно другой на угол приблизительно 90 градусов.

Техническим результатом изобретения является повышенная технологичность, вызванная наличием двух П-образных элементов, крепление которых к ободу является боле технологичным и простым, не требующим промежуточных планок, уголков и т.п. Кроме того, использование гибких полотнищ приводит к уменьшению стоимости и обеспечивает бурестойкость, поскольку данные полотнища сравнительно легко подлежат замене.

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к ветроколесам ветросиловых и ветроэнергетических установок с горизонтальной осью вращения, преимущественно предназначенным для работы с электрогенераторами сегментного типа. Ветроколесо содержит вал, ступицу и две лопасти, каждая из которых состоит из П-образного элемента и гибкого полотнища. П-образный элемент состоит из внешней стойки, перемычки и внутренней стойки. Гибкое полотнище имеет форму прямоугольного треугольника, прямой угол которого надет на внешнюю стойку и перемычку. Внутренняя стойка и участок перемычки, примыкающий к ней, закреплены на ободе узлом крепления, выполненным в виде червячных хомутов, снабженных корпусом с червяком. Техническим результатом изобретения является повышение технологичности за счет более простого крепления элементов, обеспечение бурестойкости за счет использования гибких полотнищ. 3 ил.

Ветроколесо, содержащее вал, ступицу и лопасти, отличающееся тем, что имеет две лопасти, каждая из которых состоит из П-образного элемента и гибкого полотнища, причем П-образный элемент состоит из внешней стойки, перемычки и внутренней стойки, гибкое полотнище имеет форму прямоугольного треугольника, прямой угол которого надет на внешнюю стойку и перемычку, внутренняя стойка и участок перемычки, примыкающий к ней, закреплены на ободе узлом крепления, выполненным в виде червячных хомутов, снабженных корпусом с червяком.