ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ВЕТРЯНОЙ ДВИГАТЕЛЬ Советский патент 1936 года по МПК F03D1/00 

Изобретение относится к ветряным двигателям с изменяемой рабочей площадью лопастей, например, состоящих из парусов, имеющих целью достижение постоянства мощности двигателя и числа его оборотов независимо от силы и скорости ветра.

В предлагаемом вертикальном ветряном двигателе каждая лопасть состоит из жесткой части, направляемой стержнями и удерживаемой пружиной, и из мягкой или матерчатой полосы, натягиваемой под влиянием центробежной силы грузом удобообтекаемой формы. Полосы намотаны на катушки, связанные зубчатой передачей с рейкой, укрепленной на жесткой части одной лопасти. При увеличении скорости ветра рейка воздействует на шестерню, связанную с катушками, на которые одновременно сматываются мягкие полосы, чем уменьшается поверхность лопастей, омываемая воздушным потоком.

На чертеже фиг. 1 изображает вид сбоку вертикального двигателя; фиг. 2 - вид его спереди.

На конце горизонтального вала двигателя закреплена жестко головка 1, а к последней жестко закрепляются направляющие стержни 2, количество и положение которых зависит от количество лопастей. На эти стержни насаживаются отдельные короткие жесткие части 3 лопасти или просто рамки с направляющими валиками 15, снабженные кольцами 4, благодаря которым лопасти могут свободно двигаться по стержням. Один конец каждой части 3 лопасти соединяется с головкой 1 посредством пружины 5, которая при повышении скорости вращения двигателя, под влиянием центробежной силы лопасти, удлиняется, а при уменьшении скорости вращения укорачивается. Продолжением жестких частей 3 лопастей 2 может служить часть лопасти, например, из мягкой или матерчатой полосы 6 или состоять из отдельных жестких щитков, связанных между собой таким образом, что могут уменьшать поверхность при своем сдвиге и увеличивать поверхность при своем раздвижении.

На конце каждой полосы 6 закреплен обтекаемой формы груз 7, который при увеличении скорости вращения двигателя натягивает полосу под влиянием центробежной силы. Груз 7 находится свободно в воздухе под влиянием центробежной силы или передвигается по продолжению направляющих стержней 2, указанных на фиг. 1 пунктиром. Для этого к грузу 7 приделываются направляющие кольца 4 как и у частей 3 лопастей, а длина стержней берется из расчета максимальной общей длины всей лопасти.

Против каждой лопасти на головке 1 устанавливается катушка 8 с закрепленным на ней концом и с намотанным избытком мягкой полосы 6. На одном конце валика катушки 8 помещается зубчатая шестерня 9, которая соединяется с большой зубчатой шестерней 10. На валике шестерни 10 рядом расположена маленькая шестерня 11; на том же валу закрепляется пружина 12. Другой конец валика катушки 8 снабжен конической зубчатой передачей 13, которая приводит в движение катушки остальных лопастей. К части 3 лопасти жестко прикреплена зубчатая рейка 14, расположенная над шестерней 11 таким образом, что при стоянке двигателя или малой центробежной силе части 3 лопасти зубцы рейки 14 не касаются шестерни 11, а при увеличении центробежной силы части 3 лопасти зубцы рейки 14 и шестерни 11 зацепляются и катушки 8 работают принудительно в зависимости от скорости вращения двигателя и центробежной силы части 3 лопасти.

Для направления мягкой полосы 6 на конце части 3 лопасти устанавливается направляющий валик 15.

Когда двигатель не вращается, то раскручивание пружины 12 заставляет катушки 8 сматывать мягкую полосу 6 до отказа и груз 7 дойдет до конца части 3 лопасти; при этом пружина 12 преодолевает вес грузов 7.

В начале вращения двигателя под влиянием центробежной силы груз 7 натягивает полосу 6 и разматывает ее с катушки 8 до отказа, причем длина мягкой полосы достигает максимума сметаемой площади воздушного потока. В это время зубчатая рейка 14 еще не соединяется с шестерней 11, так как центробежная сила части 3 лопасти еще недостаточна.

При дальнейшем увеличении числа оборотов двигателя центробежная сила части 3 лопасти увеличивается, пружина 5 растягивается и зубцы рейки 14 и шестерни 11 соединяются. При дальнейшем увеличении числа оборотов двигателя центробежная сила части 3 лопасти заставляет катушки 8 посредством шестерни 10 сматывать полосу 6, тем самым уменьшая ее поверхность, а при ослаблении ветра центробежная сила части 3 лопасти уменьшается и длина полосы 6 увеличивается.

Таким образом получается автоматическое регулирование самим двигателем числа оборотов и мощности его независимо от скорости ветра, причем ометаемая воздушным потоком поверхность лопасти при увеличении скорости ветра уменьшается, а при уменьшении скорости ветра поверхность, ометаемая воздушным потоком, увеличивается.

1. Вертикальный ветряный двигатель с изменяемой рабочей площадью лопастей, отличающийся тем, что каждая лопасть составлена из двух подвижных в радиальном направлении частей жесткой части 3, направляемой стержнями 2 и удерживаемой пружиною 5, и из мягкой или матерчатой полосы 6, натягиваемой под влиянием центробежной силы грузом 7 удобообтекаемой формы, закрепленным на конце полосы, и сматываемой также с катушки 8 под влиянием пружины 12, a наматываемой на катушку путем воздействия на последнюю вышеуказанной части 3 при смещении ее центробежной силой при увеличении числа оборотов ветряка.

2. Форма выполнения двигателя по п. 1, отличающаяся тем, что для вращения катушек 8 одновременно всех, с целью наматывания полос 6 при усилении ветра, применены зубчатые передачи 13, связывающие их, и зубчатая рейка 14 на одной из частей 3, воздействующая, при смещении последней центробежной силой, на шестерню 11, связанную с катушками 8.