Карусельный ветродвигатель Советский патент 1993 года по МПК F03D3/00 

Изобретение относится к ветроэнергетике и касается ветродвигателей карусельного типа с ветроприемными поворотными пластинами.

Известен карусельный ветродвигатель, содержащий вертикальный вал и радиальные полости, каждая из которых выполнена в виде прикрепленной к валу рамы и установленных в ней с возможностью поворота относительно горизонтальных осей параллельных пластин.

Недостатком является сложность перевода пластин из флюгерного положения в рабочее, что снижает эффективность использования карусельного ветродвигателя.

Известен карусельный ветродвигатель, содержащий вертикальный вал и радиальные полости, каждая из которых выполнена в виде прикрепленных к вялу рамы с установленными в ней и поворачивающимися из флюгерного в рабочее положение параллельных пластин, имеющих отогнутый острый угол на краю, удаленном от вала.

Недостатком является невысоая эффективность в связи с неполным использованием энергии ветра, и особенно при обледенениях или снежных заносах, когда затрудняется поворот параллельных пластин и утяжеляется конструкция за счет покрытия лопастей карусельного ветродвигателя атмосферными осадками.

Целью изобретения является повышение эффективности работы в изменяющихся погодно-климатических условиях, особенно при атмосферных осадках с отрицательными температурами окружающей среды.

Цель достигается тем, что в карусельном ветродвигателе, содержащем вертикальный вал и радиальные полости, каждая из которых выполнена в виде прикрепленных к валу рамы с установленными в ней и поворачивающимися из флюгерного в рабочее положение параллельных пластин, имеющих отогнутый острый угол на краю, удаленном от вала, рама выполнена в виде жесткого каркаса с ячейками количеством не менее двух и покрыта полимерно-компоел С

vi со

и

о ю

со

зиционным материалом, имеющим в каждой ячейке отверстие, закрываемое пластинкой из полимерно-композиционного материала с ориентированными валокнами, закрепленной с возможностью изгиба одним концом над отверстием, при этом ближний к валу край каждой пластины также отогнут на острый угол в ту же сторону, что и удаленный, образуя во флюгерном положении пластины щель с направляющим патрубком в виде суживающегося полусопла.

Анализ известных решений показал, что отличительные от прототипа признаки изобретения в известных не обнаружены.

На чертеже изображена принципиальная схема карусельного ветродвигателя.

Ветродвигатель состоит из вертикального вала 1 с присоединенными к нему четырьмя рамами 2, состоящими из жесткого каркаса с ячейками 3, каждая из которых затянута гибким полимерно-композиционным материалом 4, имеющим отверстия 5, закрываемыелластинами 6 с отогнутыми на острый угол ближней и дальней относительно вала 1 сторонами 7 и 8, при этом все пластины 6 одной стороной закреплены к материалу 4 с возможностью изгиба под действием ветра.

Ветродвигатель работает от ветра любого направления. Под действием скоростного напора ветра одна полость в виде рамы 2, закрепленная на валу 1, устанавливается в положение, когда пластины 6 прижимаются к гибкому полимерно-композиционному материалу 4 таким образом, что закрывают отверстия 5. Так как пластины 6 выполнены из полимерно-композиционною материала с ориентированными волокнами,то стороны 7 и 8, отогнутые на острый угол относительно плоскости прилегания, под действием статического давления воздуха выпрямляются на материале 4 ячейки 3 рамы 2, обеспечивая плотное прилегание пластины б к отверстию 5. В результате данного соединения полимерно-композиционного материала 4, затягивающего ячейку 3 с отверстием 5, и полимерно-композиционного материала с ориентированными волокнами пластины 6 образуется гибкий элемент рамы 2 (полости), переместившейся под действием скоростного напора ветра из одного выпуклого положения в другое.

В это время на противоположной раме 2 пластины 6 под действием скоростного напора ветра, проходящего через отверстие 5, изгибаются , занимая флюгерное (горизонтальное) положение, при этом каждая пластина 6 с отогнутыми в одном направлении на острый угол сторонами 7 и 8 благодаря гибкости полимерно-композиционного материала с ориентированными волокнами создает конструкцию в виде расширяющегося полусопла на выходе из отверстия 5. В результате ветер с повышенной скоростью 5 проходит через отверстие 5, создавая перед ним зону разрежения, что способствует перемещению данной рамы 2 (лопасти) из нерабочего положения в рабочее с меньшим аэродинамическим сокращением.

0Ускоренный переход гибкой пластины 6 из флюгерного (горизонтального) положения в рабочее обеспечивается за счет того, что наличие отогнутой на острый угол ближний по отношению к валу край стороны 7

5 пластины 6 устраняет изгибающее действие ветра при воздействии его на дальнюю отогнутую на острый угол сторону 8 пластины 6, т.е. одновременное воздействие ветра на дальнюю и ближнюю стороны пластины 6 не

0 приводит к изгибу ее (пластина 6 выполнена из гибкого материала), а как бы растягивает вследствие гибкости применяемого материала.В результате наличие двух загнутых на

5 острый угол в одном направлении сторон 7 и 8 гибкой пластины б обеспечивает ускоренный переход ее из флюгерного положения в рабочее.

Предложенный карусельный ветродви0 гатель по сравнению с известными обеспечивает повышение эффективности работы в связи с уменьшением аэродинамического сопротивления движению лопасти (рамы) из нерабочего положения в рабочее. Импульс- 5 ный период под действием ветра при вращении карусельного ветродвигателя, гибкого материала из одного положения в другое, особенно при атмосферных осадках с отрицательными температурами окружаю0 щей среды, когда возможно налипание на лопасти (раму) снега или обледенение, обеспечивает вибрационное разрушение пленочных образований как на пластине, так и в каждой ячейке. В результате обеспечива5 ется надежность работы карусельного ветродвигателя в изменяющихся погодно-климатических условиях.

Формула изобретения 0Карусельный ветродвигатель, содержащий вертикальный вал и радиальные лопасти, каждая из которых выполнена в виде прикрепленной к валу рамы и установленных в ней с возможностью поворота парал- 5 лельных пластин, удаленный от вала край каждой из которых отогнут на острый угол от ее плоскости, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, каждая рама снабжена покрытием из полимерно- композиционного материала и выполнена в

виде каркаса с ячейками, а каждая пластинаэотм ближний к валу край пластины отогнут

выполнена из полимерно-композиционногона острый угол от ее плоскости с образоваматериала с ориентированными волокнами,нием с отогнутым удаленным краем сужаюзакреплена верхней стороной в ячейке, прищегося полусопла.

Использование: в ветродвигателях карусельного типа с ветроприемными поворотными пластинами. Сущность: карусельный ветродвигатель состоит из вертикального вала с присоединенными к нему четырьмя рамами, состоящими из каркаса с ячейками, покрытого полимерно- композиционным материалом, и пластин из полимерно-композиционного материала с ориентированными волокнами, закрепленных одной стороной в ячейке. При этом ближний к валу и удаленный от вала края пластин отогнуты на острый угол от плоскости пластины с образованием полусопла. 1 ил.