Карусельное ветроколесо Советский патент 1992 года по МПК F03D3/00 

Изобретение относится к ветротехнике, используемой в качестве ветрового двигателя с осью вращения ротора, перпендикулярной направлению ветра.

Известно карусельное ветроколесо, содержащее установленные на вертикальной оси рамочные махи, снабженные подпружиненными упорами, и шарнирно закрепленные на махах лопасти, циклически взаимодействующие с упорами,

В известном устройстве мощность, передающаяся ня вертикальную ось вращения, развивается только при нахождении лопастей по одну сторону от вертикальной оси в направлении ветра и поэтому имеет небольшую величину. В зависимости от положения лопастей по отношению к направлению ветра указанная мощность имеет переменную величину, т.е. имеет пульсирующий характер.

Целью изобретения является увеличение КПД ветроколеса.

На фиг.1 схематично показано карусельное колесо, общий вид; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.З - ограничитель, выполненный в виде кронштейна; на фиг.4 - огра- ничитель, выполненный в виде ползунно-кулисного механизма.

Карусельное ветроколесо содерхит установленные на вертикальной оси 1 рамочные махи 2, снабженные упорами, и шарнирно закрепленные на махах 2 лопасти 3, циклически взаимодействующие с упорами, которые выполнены в виде подпружиненных стержней 4, расположенных на махах 2 со стороны вертикальной оси 1. Ветроколесо снабжено ограничителями 5, размещенными на периферии каждого маха 2, а лопасть 3 установлена с возможностью поворота относительно маха 2 на угол, не превышающий 90°. ограничитель 5 может быть выполнен в виде кронштейна 6, Возможно выполнение ограничителя в виде ползунно-кулисного механизма, кулиса 7 которого шарнирно закреплена на махе 2, а ползун 8 шарнирно связан с лопастью 3.

Ветроколесо работает следующим образом.

В исходном положении (фиг.1) лопасть 3, находящаяся на махе 2, в позиции I прижата к основному упору 4 и испытывает максимальную ветровую нагрузку, т.к. плоскость этой лопасти 3 расположена перпендикулярно к направлению ветра. Ветоо- вая нагрузка на лопасти 3 махов 2 в позициях II.IIIJY равн нулю.

сл

с

4

ГО -N О

ч

Под действием вращательного момента, развиваемого на махе 2 в позиции , ветроколесо поворачивается против часовой стрелки. На лопасть 3 маха 2 в позиции II начинает действовать ветровая нагрузка и эта лопасть прижимается к упору 4, Лопасть 3 маха 2 в позиции IY при вращении отклоняется от упора 4 и поворачивается вокруг своей оси до соприкосновения с ограничителем 5. Лопасть 3 маха 2 в позиции ill, поворачиваясь вокруг своей оси. продолжает находиться параллельно направлению ветра, не испытывая ветровой нагрузки.

При повороте ветровая нагрузка на лопасть 3 маха 2 в позиции II начинает увели- чиваться, однако на величину суммарного вращательного момента ветроколеса она влияния не оказывает, т,к. перекрывает лопасть 3 маха 2, находящегося в позиции , за счет чего ветровая нагрузка на лопасть 3 маха 2 в позиции I уменьшается. Кроме тога, ветровая нагрузка на лопасть 3 маха 2 в позиции 1 уменьшается за счет поворота вследствие уменьшения ее эффективной площади сопротивления ветру.

Одновременно наряду с уменьшением ветровой нагрузки на лопасть 3 маха 2 в позиции I начинает увеличиваться ветровая нагрузка на лопасть 3 маха 2 в позиции IY, которая выходит из тени маха 2 в позиции I, вследствие чего появляется дополнительный момент вращения, направление которого совпадает с моментом, развиваемым на махе 2 в позиции I. На части лопасти 3 маха 2 в позиции IY, которая продолжает

находиться в тени, ветровая нагрузка практически отсутствует, т.к. эта часть лопасти 3 перекрыта лопастью 3 маха 2 в позиции I.

Появление дополнительного вращательного момента прм переходе лопасти 3 маха 2 из позиции Y на позицию И совпадает по оремони с началом уменьшения момента вращения на позиции I, что позволяет уменьшить пульсации суммарного вращательного момента нетроколоса и повысить его мощность.

Формула изобретения

1.Карусельное патроколесо, содержащее установленные на вертикальной оси рамочные махи, снабженные упорами, расположенными со стороны вертикальной оси и выполненными в виде подпружиненных стержней, и шарнирно закрепленные на махах лопасти, циклически взаимодействующие с упорами, отличающееся том, что, с целью увеличения КПД, ветроколесо снабжено ограничителями, размещенными на периферии каждого маха, а лопасть установлена с возможностью поворота относительно маха иа угол, не превышающий 90°.

2.Ве роколесо по п,1, о т л и ч а ю щ «У е с я тем, что каждым сиррниччтель выполнен в виде кронштейна.

3.Ветрокопесо по п.1, о т л и ч я ю щ с- е с я тем, ч го каждый ограничитель выполнен в виде ползунно-кулисного механизма, куписа которого шарнирно закреплена на махе, а ползун шарнирно связан с лопастью

Использование; в ветродвигателях с осью вращения ротора, расположенной перпендикулярно направлению ветра. Сущность изобретения: ветроколесо содержит установленные на вертикальной оси махи, на которых шарнирно закреплены лопасти и установлены ограничители, исключающие поворот лопасти при действии на них ветрового потока относительно маха на угол превышающий 90°. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

н

5J

i i i i i i |.

Фие,3

Редактор

ФигЛ

Составитель В. Игнатьев

Техред М МоргенталКорректор и. Шмакова

i

%

3i I Г 1 t t

Фиг. 2.