Использование: ветроэнергетика. Сущность изобретения: ветровой двигатель содержит ветроколеса 2 с лопастями 3, размещенные ярусами 1 в опорных рамах 6 и закрепленные на вертикальных осях 4, вертикальную мачту 12, расположенную симметрично относительно осей 4 ветроколес, площадку 13 с механическим приводом и устройством ориентации. Устройство ориентации выполнено в виде двух вертикальных плоскостей 11, соединенных под острым углом с вершиной, направленной к ветру, и снабжено стойками 10, шарнирно соединенными с опорными рамами 6, которые попарно соединены пружинами 7 растяжения. Механический привод содержит инерционный маховик 23, установленный соосно мачте 12, и преобразователь 22 направления вращения ветроколес 2. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к ветроэнергетическому машиностроению, к двигателям использующим энергию ветра.
Известны ветровые двигатели, содержащие ветровые колеса с лопастями, установленные ярусами и вращающиеся на вертикальных осях. Наиболее близкой к изобретению является установка для использования энергии ветра, содержащая ветровые колеса с лопастями, установленные ярусами друг над другом и рядом друг с другом с возможностью вращения на общих вертикальных осях. Однако, такие установки для использования энергии ветра обладают рядом недостатков: автоматическое ориентирование к ветру с использованием поплавков и энергии волн возможно только при наличии водной поверхности, причем вялое перемещение поплавков не может обеспечить достаточно быструю переориентацию к изменившемуся направлению ветра, а это снижает эффективность ветрового двигателя; расположенные рядом друг за другом ветровые колеса снижают эффективность ветрового двигателя, так как, ветровое колесо, принимающее ветер, первым рассеивает его перед расположенным за ним; лопасть ветрового колеса в зоне действия ветра, преодолевая сопротивление пружины, поворачивается на шарнире, а попадая в зону защищенную от ветра ветронаправляющим устройством, возвращается в исходное положение, причем это происходит при каждом обороте ветрового колеса и сопровождается ударом, вибрацией и быстрым износом шарнира, пружины и лопасти. Цель изобретения - устранение указанных недостатков, повышение эффективности ветрового двигателя путем более полного использования энергии ветра. Указанная цель достигается тем, что ветровой двигатель, содержащий ветровые колеса с лопастями, установленные ярусами и вращающиеся на вертикальных осях, имеет ветровые колеса с жестко закрепленными лопастями, кинематически связанные общими вертикальными осями с электрогенератором или насосом и размещенные ярусами, причем в каждом ярусе каждое ветровое колесо закреплено осью в подшипниках рамы, соединенной шарнирами и пружинами, с возможностью качания в горизонтальной плоскости, со стойкой ветронаправляющего устройства в виде двух вертикальных плоскостей соединенных между собой под острым углом, обращенным вершиной к ветру, на свободно поворачивающейся вокруг своей оси мачте с площадкой для механического привода, опирающейся на шаровую пяту и удерживаемую в вертикальном положении за шаровой оголовок растяжками, стойками и вантами с якорями, причем каждый вышестоящий ярус соединен с нижестоящими резьбовыми муфтами на стойках, мачте, стойках ветронаправляющего устройства и на осях ветровых колес, а на площадке механического привода размещены клиноременные передачи от двух вертикальных осей ветровых колес, преобразователь встречного вращения в одно направление в виде пары цилиндрических зубчатых колес и расположенный соосно с мачтой инерционный маховик. На фиг. 1 изображен схематично ветровой двигатель, общий вид сбоку; на фиг. 2 - вид сверху на нижний ярус ветрового двигателя, правая группа ветровых колес показана отклоненной штормовым ветром в зону, защищенную от ветра ветронаправляющим устройством. Ветровой двигатель состоит из ярусов 1, каждый ярус имеет ветровые колеса 2 с лопастями 3, вращающиеся на вертикальных осях 4 в подшипниках 5 рам 6, соединенных пружинами растяжения 7 с распорками 8 и шарнирами 9 со стойками 10 вертикальных плоскостей 11 ветронаправляющего устройства, соединенных под острым углом и прикрепленных к свободно поворачивающейся вокруг своей оси мачте 12 с площадкой 13 для механического привода, опирающейся на шаровую пяту 14 и удерживаемую в вертикальном положении за шаровой оголовок 15 четырьмя растяжками 16, стойками 17 и вантами 18 с якорями 19, причем каждый вышестоящий ярус 1 соединен с нижестоящим резьбовыми муфтами 20 на стойках 17, мачте, 12, стойках 10 плоскостей 11 ветронаправляющего устройства и на осях 4 ветровых колес, а на площадке 13 механического привода размещены клиноременные передачи 21, преобразователь направления вращения 22, инерционный маховик 23 и электрогенератор или насос 24. Устройство работает следующим образом. Ветровой двигатель работает при плоскостях 11 ветронаправляющего устройства обращенных к ветру, при этом они разделяют встречный ветер на два потока и направляют их на лопасти 3 ветровых колес 2, вращающихся под действием ветра на общих осях 4 кинематически связанных с электрогенератором или насосом через клиноременные передачи 21, преобразователь 22, преобразующий два встречных вращения ветровых колес в одно направление вращения и инерционный маховик. При изменении направления ветра давление его на одну плоскость 11 увеличивается, а на другую уменьшается, вследствие этого ветровой двигатель вместе с мачтой 12 поворачивается к ветру и давление ветра на обе плоскости 11 выравнивается. Так осуществляется автоматическая ориентация ветрового двигателя к направлению ветра. При усилении ветра рамы 6 с ветровыми колесами 2 преодолевают сопротивление пружин 7, поворачиваются на шарнирах 9 и отклоняются в зону, защищенную от ветра плоскостями 11 ветронаправляющего устройства. Так осуществляется регулирование числа оборотов ветровых колес и предохранение ветрового двигателя от перегрузки. Более полное использование энергии ветра и повышение эффективности предложенного ветрового двигателя по сравнению с известными достигается следующим. 1. Ветронаправляющее устройство в виде двух плоскостей соединенных под острым углом, обращенным вершиной к ветру, разделяет его на два потока с более концентрированными струями, которые отклоняясь в сторону, на лопасти ветровых колес, приобретают скорость превышающую скорость свободного ветра и повышают эффективность использования его энергии. 2. Ветронаправляющее устройство закреплено на мачте с шаровым оголовком и шаровой пятой, обеспечивает мгновенную ориентацию ветрового двигателя к направлению ветра и достигает более полного использования его энергии. 3. Плоские, жестко закрепленные лопасти ветровых колес обеспечивают работу ветрового двигателя без шума, ударов и вибрации. (56) Заявка ФРГ N 2905560, кл. F 03 D 3/02, опубл. 1980.www.findpatent.ru
Дата публикации: 19 ноября 2013
Для начала давайте договоримся, что говоря о ветродвигателях мы имеем в виду ту часть ветро-силовой установки (ВСУ), которая преобразует энергию ветра в энергию вращательного движения. Ветродвигатель приводится в движение ветром, он напрямую или посредством какого-то передающего механизма связан с валом, вращение которого приводит в действие оборудование, выполняющее полезную работу (например, генератор или водяной насос). Часто ветродвигатель называют ротором или ветроколесом.
В этой заметке мы расскажем об основных типах ветродвигателей. Дилетанту, впервые столкнувшемуся с ветроэнергетикой не просто сделать правильный выбор из множества типов таких установок.
В первую очередь, надо чётко знать, что тебе надо, какую желаемую мощность ожидаешь получить от своей установки, какие погодные условия местности и после всего переходить к детальному знакомству с тем или иным типом ветряка. А различные виды ветрогенераторов выдают совершенно разные результаты своей работы. В данной публикации вы узнаете, какие типы ветрогенераторов существуют на сегодняшний день, и вам нетрудно после знакомства с ними сделать правильный выбор.
Для скромных аппетитов подходящим выбором будет так называемый ортогональный ветрогенератор, который может подойти к применению в той местности, где бывают очень слабые дуновения ветерка. Он имеет несколько параллельных к оси лопастей, расположенных на некотором расстоянии от неё. (см. фото).
Итак, ветрогенераторы по своему виду различаются по:
По числу лопастей они бывают одно-двух-трёх и многолопастные. Последние начинают своё вращение при малейшем движении воздуха, но применимы лишь для таких целей, где сам факт вращения важен, а не вырабатываемая электроэнергия. То есть, они незаменимы, скажем, при перекачке воды из глубоких колодцев.
По материалам, из чего сделаны лопасти, различают жёсткие и парусные ветрогенераторы. Парусные намного дешевле жёстких, сделанных из стеклопластика, или из металла, но в ходе эксплуатации можно замучиться ремонтировать их.
По расположению оси вращения к поверхности почвы различают горизонтальные ветрогенераторы и вертикальные. Их отличия настолько деликатны, что при разных условиях они меняются местами в своём превосходстве. С вертикальной осью ветряки сразу схватывают малейшие дуновения ветерка, не требуют флюгера, но они менее мощные, чем горизонтальные.
По шаговому признаку винта ветрогенераторы бывают с изменяемым и фиксированным шагом. Изменяемый шаг, бесспорно, даёт возможность увеличить скорость вращения, но какова конструкция! Она сложна, увеличивает вес ветряка, то есть, потребует неисчислимых лишних затрат. Куда более прост и надёжен фиксированный шаг.Таков, вкратце, ваш компас, чтобы не заблудиться в выборе.
Нужно еще привести список некоторых терминов и сокращений, которые будут использованы в дальнейшемю
Как уже было отмечено, в продаже пока существуют ветрогенераторы двух видов (по расположению вала вращения к поверхности земли) – горизонтальные и вертикальные. Поговорим вначале о вертикальных.
Ветросиловые установки (ВСУ) с вертикальной осью вращения имеют неоспоримое для быта преимущество: их узлы, требующие обслуживания, сосредоточены внизу и не нужен подъем наверх. Там остается, и то не всегда, упорно-опорный самоустанавливающийся подшипник, но он прочен и долговечен. Поэтому, проектируя простой ветрогенератор, отбор вариантов нужно начинать с вертикалок.
На первой позиции – самый простейший, чаще всего называемый ротором Савониуса.
В начале октября 1924 года русские изобретатели братья Я. А. и А. А. Воронины получили советский патент на поперечную роторную турбину, в следующем году финский промышленник Сигурд Савониус организовал массовое производство подобных турбин. За нам и осталась слава изобретателя этой новинки.
Ротор Ворониных-Савониуса, или для краткости, ВС, это, как минимум, два полуцилиндра на вертикальной оси вращения (см. фото). И какое бы направление ветра не было, как бы резко он не изменял свои порывы, такой ветряк будет спокойно вращаться вокруг своей оси, вырабатывая энергию. Это единственное и главное преимущество вертикального ветряка перед горизонтальным.
А главный его недостаток – низкое использование ветровой энергии. Объясняется это тем, что лопасти-полуцилиндры работают только в четверть оборота, а остальную часть окружности вращения они как бы тормозят своим движением скорость вращения. Расчёты показали, что при этом используется лишь третья часть ветровой энергии.
Примечание: двухлопастный ВС не крутится, а дергается рывками; 4-лопастный лишь немного плавнее, но много теряет в КИЭВ. Для улучшения 4-«корытные» чаще всего разносят на два этажа – пара лопастей внизу, а другая пара, повернутая на 90 градусов по горизонтали, над ними. КИЭВ сохраняется, и боковые нагрузки на механику слабеют, но изгибные несколько возрастают, и при ветре более 25 м/с у такой ВСУ на древке, т.е. без растянутого вантами подшипника над ротором, «срывает башню».
В 1931 году французский конструктор Жорж Дарье (George Darrieus) предложил свой вариант ротора, который имеет от двух и более плоских лопастей. Он еще проще, чем ВС: лопасти – из простой упругой ленты безо всякого профиля. Прост в изготовлении и монтаже, но с малой эффективностью — КИЭВ – до 20%.
Теория ротора Дарье еще недостаточно разработана. Ясно только, что начинает он раскручиваться за счет разности аэродинамического сопротивления горба и кармана ленты, а затем становится вроде как быстроходным, образуя собственную циркуляцию. Вращательный момент мал, а в стартовых положениях ротора параллельно и перпендикулярно ветру вообще отсутствует, поэтому самораскрутка возможна только при нечетном количестве лопастей (крыльев?) В любом случае на время раскрутки нагрузку от генератора нужно отключать.
Есть у ротора Дарье еще два нехороших качества. Во-первых, при вращении вектор тяги лопасти описывает полный оборот относительно ее аэродинамического фокуса, и не плавно, а рывками. Поэтому ротор Дарье быстро разбивает свою механику даже при ровном ветре. Во-вторых, Дарье не то что шумит, а вопит и визжит, вплоть до того, что лента рвется. Происходит это вследствие ее вибрации. И чем больше лопастей, тем сильнее рев. Так что Дарье если и делают, то двухлопастными, из дорогих высокопрочных звукопоглощающих материалов (карбона, майлара), а для раскрутки посередине мачты-древка приспосабливают небольшой ВС.
Ещё один вид ветрогенератора с вертикальной осью вращения – с геликоидным ротором. Он способен равномерно вращаться благодаря закрутке лопастей. Достоинство: уменьшает нагрузку на подшипник и увеличивает срок службы. Но из-за сложной технологии слишком дорогой. (См. рисунок).
И, наконец, существуют ветрогенераторы с многолопастным ротором. Это один из самых эффективных типов из разряда вертикальных ветрогенераторов. (См. рисунок).
Переходим к описанию горизонтальных ветрогенераторов. По количеству лопастей их разделяют на одно-двух-трёх и многолопастные. Достоинства горизонтальных – более высокий КПД по сравнению со своими вертикальными соперниками. Недостаток: необходимость устройства флюгера для постоянного поиска направления ветра. Кроме того, при повороте к ветру скорость вращения снижается, что уменьшает его КПД.
Главное достоинство однолопастных – высокие обороты вращения. У них вместо второй лопасти установлен противовес, мало влияющий на сопротивляемость движению воздуха, что даёт возможность использовать их для генераторов с высокими оборотами вращения. А это позволяет уменьшить массу и габариты всей установки. (См. рисунок однолопастной ВЭУ).
Двухлопастные ВЭУ мало чем отличаются по мощности с однолопастными и рассматривать их более подробно не имеет смысла.
Трёхлопастные горизонтальные ветряки – самые распространённые на рынках сбыта. Их мощность на выходе может достигать семи мегаватт.
Многолопастные установки с числом лопастей до пяти десятков обладают большой инерцией, за счёт чего при небольших оборотах вращения развивают большой крутящий момент. Такое преимущество позволяет использовать установки для работы водяных насосов, где они и занимают лидирующее положение.
Кто не в курсе, что ветровые установки используют в качестве дополнительного источника? Все в курсе. Но как всегда, человечеству этого показалось мало, курицу пытаются превратить в страуса и, представьте себе, фигурально выражаясь, такое удаётся. В результате неустанных поисков появились совершенно новые типы ветрогенераторов, которые способны производить электричество…без лопастей. А есть и такие, которые обходятся даже без воздуха и ветра! Сейчас более подробно.
Уже выпущен довольно результативный ветрогенератор, который ловит ветер без лопастей. Такой ветрогенератор действует по принципу парусника (см. фото). «Парус», который скорее смахивает на тарелку, ловит напор воздуха, за счёт чего начинают двигаться поршни, которые находятся сразу за тарелкой, в верхней части установки.
Поршни приводят в действие гидросистему, которая и вырабатывает электричество. Такое сооружение не имеет ни шестерёнок, ни передатчиков и почти не шумит. КПД намного выше, чем у классического ветрогенератора. Кроме всего прочего, расходы при эксплуатации наполовину ниже, чем у привычных установок. Страна рождения такого проекта – Тунис.
Но и этого оказалось мало! В Португалии решили не прибегать к ветровым услугам, а использовать морскую воду. Ведь море постоянно движется, волнуется, иногда штормит, но никогда не останавливается. Налицо кинетическая энергия пропадает даром.
И пять лет тому назад, в нескольких километрах от берега, на воды Атлантического океана была спущена установка, которая даёт более 2 мегаватт электроэнергии, что вполне хватает для освещения более полутора тысяч домов.
Схематическое устройство таково. Сооружение состоит из трёх секций, между которыми находятся поршни. Внутри секций вмонтированы гидродвигатели и генераторы. Принцип работы простой до безобразия. Секции качаются на волнах, которые их изгибают, что приводит в движение гидропоршни. Те давят на масло, оно поступает в гидравлические двигатели и далее движение передаётся на генераторы. Всё, электроэнергия пошла на берег.
Сейчас работает три секции, к ним планируют подсоединить ещё 25 таких конверторов и тогда проектная мощность морской установки увеличится до 20 мегаватт, что даст возможность снабдить током около 15000 домов.
Теперь вы верите в то, что из курицы можно сотворить настоящего страуса!
В.Ильин
Поплавковые электростанции конструируют во всем мире, в том числе и в России:
altenergiya.ru
Использование: в ветроэнэргетике. Сущность изобретения: ветродвигатель содержит ротор 1 с прикрепленными осями 3, на которых под углом 
к вертикали установлены поворотные лопасти 4 7. Лопасти соединены пружинами 8 с возможностью поворота в рабочее положение на угол v + 90° при сопротивлении пружины и в холостое (горизонтальное) положение на угол 90° v в противоположном направлении, при котором пружины не оказывают сопротивление повороту лопастей. 6 з. п. ф-лы, 11 ил.
Изобретение относится к конструкциям с осью вращения, перпендикулярной направлению ветра. Двигатель может быть использован для приведения в действие электрических генераторов, водяных насосов, компрессоров и т.п.
Ближайшим по технической сущности к предлагаемому является устpойство ветродвигателя с вертикальным валом, содержащее ротор и прикрепленные к нему оси, на которых установлены поворотные лопасти, соединенные с упругими элементами с возможностью поворота на 90о. Недостатками указанного прототипа является то, что при переходе лопастей из рабочего положения в холостое и обратно возникают ударные нагрузки на конструкцию и в результате чего возникает необходимость применять различные амортизирующие элементы, а также нет защиты конструкции от разрушения при большой силе ветра. Задачей изобретения является повышение надежности и долговечности, уменьшение уровня шума, защита конструкции от разрушения при большой силе ветра, получение возможности работы при малой силе ветра, увеличение КПД и мощности ветрового двигателя. Сущность изобретения состоит в том, что в ветровом двигателе, содержащим вертикальный вал с радиально закрепленными на нем осями, к которым крепятся основные лопасти, соединенные с упругими элементами, основные лопасти установлены под углом к вертикальной плоскости с возможностью поворота на угол + 90о в направлении, совпадающем с направлением воздушного потока, и на угол 90о в противоположном направлении. В предлагаемом ветровом двигателе отсутствуют ударные нагрузки, так как лопасти при поворотах на углы + 90о и 90о не встречают каких-либо упоров, а в рабочем положении (близком к вертикальному, т.е. при повороте на угол, близкий к ) удерживаются силой упругих элементов. Эта же причина снижает уровень шума. Защита конструкции от разрушения при большой силе ветра достигается тем, что лопасти имеют возможность дальнейшего поворота из рабочего положения до угла + +90о. Увеличение КПД и возможность работы двигателя при слабом ветре достигается тем, что лопасти могут быть закреплены на осях с эксцентриситетом или в своей средней части, снабжены противовесом или дополнительными параллельными осями и лопастями, работающими синхронно с основными. Последнее, кроме того, позволяет вдвое увеличить мощность двигателя. На фиг. 1,2,7,8, 9, 11 изображены варианты выполнения ветрового двигателя; на фиг.3,4,5 виды А,Б,В на фиг.2 основной лопасти в исходном, холостом (горизонтальном) и рабочем (вертикальном) положении соответственно; на фиг.6 разрез Г-Г на фиг.2; на фиг.10 вид по стрелке Д на фиг.9 (элементы ветрового двигателя, не имеющие отношения к описанию, на чертежах условно не показаны). Ветровой двигатель содержит вертикальный вал 1 с радиально закрепленными на нем осями 3, к которым крепятся основные лопасти 4-7 под углом к вертикальной плоскости. Каждая лопасть установлена на оси 3 шарнирно, а ее нижняя кромка соединена упругим элементом 8 с периферийным концом соседней оси в направлении, противоположном направлению воздушного потока. Двигатель работает следующим образом. С помощью упругого элемента основная лопасть автоматически принимает нужное положение в зависимости от направленности воздушного потока, воздействующего в данный момент на эту лопасть. При направлении ветра, указанном на фиг.1, лопасть 4, не встречая сопротивления упругого элемента 8, поворачивается под воздействием воздушного потока в положение, близкое к горизонтальному, т.е. на угол, близкий к величине 90о, а диаметрально расположенная лопасть 6, преодолевая сопротивление упругого элемента 8, под воздействием воздушного потока поворачивается в противоположном направлении, принимая в идеале положение, близкое к вертикальному, т.е. на угол, близкий к . Разность ветровых усилий, действующих на лопасть 4, и на лопасть 6, создает крутящий момент на валу 1 вокруг оси 2. В результате лопасти меняются местами. Когда сила ветра превышает допустимую, упругий элемент 8, отрегулированный на определенную нагрузку, позволяет продолжить поворот лопасти 6 на угол, больший (до + 90о). Причем, чем больше сила ветра, тем на больший угол повернется лопасть 6, больше уменьшаются лобовая площадь лопасти и угол атаки, что и предохраняет конструкцию от разрушения. Ветровой двигатель (фиг.1) очень прост в эксплуатации и в изготовлении, надежен, лопасти при работе не имеют контакта с упорами конструкции, поэтому отсутствуют ударные нагрузки и нет необходимости в применении демпферных устройств, имеет защиту от разрушения при большой силе ветра, но его работа невозможна в снегопад и при обледенении из-за того, что упругий элемент 8 расположен почти горизонтально и имеет относительно большую длину и не может быть защищен от атмосферных осадков. Этот недостаток отсутствует в варианте двигателя на фиг.2. Вариант ветрового двигателя (фиг. 2) отличается от варианта двигателя (фиг.1) только расположением упругих элементов и более сложным креплением их к лопастям. В варианте двигателя (фиг.2) каждая лопасть снабжена рычагом 9, который размещен вблизи вала 1. Периферийный конец рычага 9 соединен упругим элементом 10 с валом 1, причем точка соединения упругого элемента 10 с валом 1 лежит в вертикальной плоскости, проходящей через ось 3 лопасти, а точка соединения упругого элемента 10 с рычагом 9 лежит в плоскости, проходящей через ось 3 лопасти и составляющей с плоскостью лопасти угол ( 45о + 45
+ 
). Работа двигателя (фиг.2) аналогична работе двигателя на фиг.1. В исходном (нерабочем) положении (фиг.3) плоскость лопасти 5 расположена под углом к вертикальной плоскости и в упругом элементе 10 возникает незначительное усилие, уравновешивающее вес лопасти 5. Под воздействием ветра (фиг.4) лопасть 4 поворачивается в холостое положение, близкое к горизонтальному до угла 90о, не встречая сопротивления упругого элемента 10, так как при переходе рычага 9 из положения I в положение II расстояние между точками крепления упругого элемента 10 к валу 1 и рычагу 9 не увеличивается. Диаметрально противоположная лопасть 6 (фиг.5) под воздействием ветра поворачивается в рабочее положение, близкое к вертикальному, т.е. на угол, близкий к , так как усилие от воздействия ветра уравновешивается усилием упругого элемента 10, отрегулированного на определенную нагрузку. При силе ветра выше допустимой лопасть 6 поворачивается на угол более (до угла + 90o), преодолевая возрастающее усилие упругого элемента 10, тем самым уменьшается лобовая площадь лопасти и конструкция предохраняется от разрушения. Разность усилий от воздействия ветра на лопасть 4 и на лопасть 6 создает крутящий момент на валу 1. Как показано на фиг.6, двигатель может быть снабжен поршневыми амортизаторами 11, соединяющими периферийные концы рычагов 9 с валом 1. Амортизаторы 11 позволяют погасить вибрацию лопастей при нахождении их в холостом (горизонтальном) положении и уменьшить инерционные силы при резком переходе лопастей из холостого положения в рабочее и обратно. В варианте ветрового двигателя (фиг.7) каждая лопасть снабжена противовесом 12, который расположен по другую сторону оси 3 на некотором расстоянии от этой оси. В варианте ветрового двигателя (фиг.8) место крепления каждой лопасти на осях 3 делит ее на две части большую, нижнюю и меньшую верхнюю 13, что позволяет увеличить площадь лопастей, а отсюда и мощность двигателя. Варианты двигателей (фиг.7 и 8) позволяют приблизить центры тяжести лопастей 5-7 к их осям поворота 3 и тем самым уменьшить величины сил инерции поворота лопастей, а также уменьшить требуемое усилие ветра, необходимое для поворота лопастей в горизонтальное положение. В варианте ветрового двигателя (фиг.9) лопасти 15 шарнирно закреплены на осях 3 с эксцентриситетом "е". При этом силы, действующие на лопасть 15 в холостом положении, показаны на фиг.10, где S сила ветра, Q вес лопасти, "а" величина смещения центра тяжести лопасти 15 при ее повороте в холостое положение. Такое закрепление лопастей дает им возможность занимать строго горизонтальное положение даже при очень малой силе ветра и тем самым свести к минимуму сопротивление лопасти, увеличить КПД и увеличить диапазон ветровых характеристик, при которых возможна работа двигателя. В варианте ветрового двигателя (фиг.11) он снабжен дополнительными параллельными осями 16 и лопастями 17, установленными под углом 180о- к вертикальной плоскости, а также синхронизатором 18 их вращения в противоположных направлениях основным лопастям 4-7. При этом вес соединенных попарно через синхронизатор основной лопасти и дополнительной лопасти взаимно уравновешивается, что позволяет им в холостом положении практически беспрепятственно занимать строго горизонтальное положение даже при минимальной силе ветра, а это в свою очередь увеличивает КПД. Кроме того, при повороте лопастей в рабочее положение суммарная площадь лопастей удваивается и тем самым удваивается мощность двигателя.Формула изобретения
1. ВЕТРОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий вертикальный вал с радиально закрепленными на нем осями, к которым крепятся основные лопасти, и упругие элементы, отличающийся тем, что лопасти установлены под углом к вертикальной плоскости с возможностью поворота на угол + 90 в направлении, совпадающем с направлением воздушного потока, и на угол 90- противоположном в направлении. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что каждая лопасть установлена на оси шарнирно, а ее нижняя кромка соединена упругим элементом с периферийным концом соседней оси в направлении, противоположном направлению воздушного потока. 3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что каждая лопасть снабжена рычагом, который размещен вблиза вала, периферийный конец рычага соединен упругим элементом с валом, причем точка соединения упругого элемента с валом лежит в вертикальной плоскости, проходящей через ось лопасти, а точка соединения упругого элемента с рычагом лежит в плоскости, проходящей через ось лопасти и составляющей с плоскостью последний угол 45+/2. 4. Двигатель по п.3, отличающийся тем, что снабжен поршневыми амортизаторами, соединяющими периферийные концы рычагов с валом. 5. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что место крепления каждой лопасти на оси делит лопасть на две части большую нижнюю и меньшую верхнюю. 6. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что лопасти шарнирно закреплены на осях с эксцентриситетом. 7. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными параллельными осями и лопастями, установленными под углом 180- к вертикальной плоскости, а также синхронизаторами их вращения в направлениях, противоположных движению основных лопастей.РИСУНКИ
Рисунок 1www.findpatent.ru
Использование: относится к ветроэнергетике, к двигателям использующим энергию ветра. Сущность изобретения: ветровой двигатель, содержащий размещенные в опорных рамах и закрепленные на двух вертикальных осях, кинематически связанных между собой, ветроколеса с лопастями, вертикальную мачту, расположенную симметрично осей ветроколес с установленными на ней площадкой с механическим приводом и устройством ориентации. Два ветровых колеса с ветронаправляющим устройством между ними в виде выпуклой полосы расположены с взаимным размещением лопастей одного ветроколеса между лопастей другого ветроколеса и закреплены осями в опорной раме, с плоскими стабилизаторами ориентации по бокам и уравновешивающими противовесами, опирающейся на шарниры, закрепленные соосно с главным валом и инерционным маховиком механического привода с возможностью качания в вертикальной плоскости и смещенной назад относительно опорной стойки с площадкой и противовесом, опирающейся на подпятник с возможностью поворота на 360o. 4 ил.
Изобретение относится к ветроэнергетике, к двигателям использующим энергию ветра.
Известны ветровые двигатели, содержащие ветровые колеса с лопастями вращающиеся на вертикальных осях. Наиболее близким к изобретению является ветровой двигатель по патенту РФ N 2009370 МКИ F 03 D 9/00 1994 г, содержащий размещенные в опорных режимах и закрепленные на двух вертикальных осях, кинематически связанных между собой, ветровые колеса с лопастями, вертикальную мачту расположенную симметрично относительно осей ветроколес с установленными на ней площадкой с механическим приводом и устройством ориентации к ветру. Однако в таком ветровом двигателе взаимодействие рабочих органов с ветром недостаточно эффективно вследствие большой наветренной поверхности ветронаправляющего устройства, затрудняющей обеспечение достаточной ветроустойчивости и не позволяющей использовать ветровой двигатель в регионах, где наблюдаются сильные штормовые ветры. Цель изобретения повышение эффективности путем улучшения взаимодействия рабочих органов с ветром. Указанная цель достигается тем, что ветровой двигатель содержит два ветровых колеса с ветронаправляющим устройством между ними в виде выпуклой полосы, расположенные с взаимным размещением лопастей одного ветроколеса между лопастями другого ветроколеса и закрепленные кинематически связанными между собой вертикальными осями в опорной раме, с плоскостями стабилизаторами ориентации, закрепленными по бокам под острым углом к направлению ветра и уравновешивающими противовесами, опирающейся на шарниры, закрепленные соосно с главным валом и инерционным маховиком механического привода с возможностью качания в вертикальной плоскости и смещенной назад относительно опорной стойки, с площадкой и противовесом, опирающейся на подпятник с возможностью поворота на 360o. На фиг. 1 схематически изображен общий вид ветрового двигателя, вид на сторону, обращенную к ветру, противовес площадки и потребитель ветровой энергии не показаны; на фиг.2 изображен вид сбоку, стрелкой показано направление ветра, а штриховыми линиями наклон опорной рамы с ветровыми колесами; на фиг.3 вид сверху, стрелки показывают направление вращения ветровых колес. Сведения подтверждающие возможность осуществления изобретения. Ветровой двигатель содержит ветровые колеса 1 с лопастями 2 и ветронаправляющим устройством 3, закрепленные кинематически связанными между собой осями 4 в опорной раме 5, с плоскими стабилизаторами ориентации 6 и уравновешивающими противовесами 7, опирающейся на шарниры 8 закрепленные соосно с главным валом 9 и инерционным маховиком 10 механического привода и смещенной назад относительно опорной стойки 11, с площадкой 12 и противовесом 13, опирающейся на подпятник 14 с возможностью поворота на 360o. Устройство работает следующим образом. Ветровой двигатель симметричен относительно оси поворота проходящей через опорную стойку 11, а его одинаковые левая и правая части разделенные осью симметрии, при установившемся направлении ветра, постоянно стремятся сохранить равновесие, которое стабилизируют стабилизаторы 6, и занять фронтальное положение к направлению ветра. Ветер подувший с нового направления воздействует большей на наветренную часть со стабилизатором 6, поворачивает ветровой двигатель на подпятнике 14 и восстанавливает его фронтальное положение к новому направлению ветра, причем размещение рамы 5 за осью поворота создает эффект флага и активизирует ориентацию к новому направлению ветра. При фронтальном положении ветрового двигателя ветронаправляющее устройство 3 разделяет встречный ветре на два равных потока и направляет их на работающие лопасти 2 ветроколес 1, вращающихся в противоположных направлениях, одновременно создает разрежение воздуха вокруг отдыхающих лопастей 2 и повышает эффект воздействия ветра на работающие лопасти 2. При скорости ветра, не превышающей расчетную, рама 5 сохраняет вертикальное положение при помощи противовесов 7, момент силы которых относительно шарниров 8 больше момента силы верхней части рамы 5 с ветроколесами 1. Ветер, скорость которого больше расчетной, действуя на верхнюю часть рамы 5 с ветроколесами 1, создает момент силы относительно шарниров 8, превышающий момент, создаваемый противовесами 7, в результате рама 5 поворачивается на шарнирах 8 и наклоняется на величину в зависимости от скорости ветра и может занимать горизонтальное положение, причем с ослаблением скорости ветра угол наклона уменьшается, с усилением увеличивается, при этом рама 5 на шарнирах 8 качается в вертикальной плоскости /кивает/, а при уменьшении скорости ветра до расчетной возвращается в вертикальное положение. Ветер, скорость которого превышает расчетную, обеспечивает автоматическое регулирование частоты вращения ветровых колес 1 следующим образом /см. фиг. 4/. Скоростной напор ветра В, воздействуя на наклоненные лопасти 2, разлагается на С и А, вращающий ветроколесо 1, причем с увеличением В одновременно увеличивается угол наклона и уменьшается А, а сумма В + А сохраняется, сохраняется и частота вращения ветровых колес 1, которая дополнительно стабилизируется инерционным маховиком 10, с которого передается потребителю ветровой энергии.Формула изобретения
Ветровой двигатель, содержащий размещенные в опорных рамах и закрепленные на двух вертикальных осях, кинематически связанных между собой, ветровые колеса с лопастями, вертикальную мачту, расположенную симметрично относительно осей ветровых колес, с установленными на ней площадкой с механическим приводом и устройством ориентации, отличающийся тем, что содержит два ветровых колеса с ветронаправляющим устройством между ними в виде выпуклой полосы, расположенных с взаимным размещением лопастей одного ветроколеса между лопастями другого ветроколеса и закрепленных осями в опорной раме, с плоскими стабилизаторами ориентации по бокам и уравновешивающими противовесами, опирающейся на шарниры, закрепленные соосно с главным валом и инерционным маховиком механического привода с возможностью качания в вертикальной плоскости, и смещенной назад относительно опорной стойки, с площадкой и противовесом, опирающейся на подпятник с возможностью поворота на 360°.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4Похожие патенты:
Изобретение относится к авиационной технике и, в частности к агрегатам для аварийной гидросистемы летательного аппарата
Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано во многих отраслях народного хозяйства для выработки электроэнергии
Изобретение относится к устройствам ветроагрегатов, предназначенным для преобразования энергии ветра, и может быть использовано в ветроэнергетических установках и на ветроэлектрических станциях
Изобретение относится к области энергетики и транспорта и может найти применение в любой отрасли народного хозяйства при реализации его в устройствах, одновременно или раздельно выступающих в качестве наиболее эффективных на сегодняшний день аккумуляторов механической энергии и тепла, теплового насоса, силовой установки бескомпрессорного ГТД преобразования низко и высокопотенциального тепла в работу, например тепла системы охлаждения и выхлопных газов ДВС и опреснительной или очистительной установки для соленой или загрязненной воды, что позволяет с высокой эффективностью использовать все виды располагаемых возобновляемых и невозобновляемых видов энергии применительно к энергетике и транспорту, в том числе и космическому
Изобретение относится к области энергетики и транспорта и может найти применение в любой отрасли народного хозяйства при реализации его в устройствах, одновременно или раздельно выступающих в качестве наиболее эффективных на сегодняшний день аккумуляторов механической энергии и тепла, теплового насоса, силовой установки бескомпрессорного ГТД преобразования низко и высокопотенциального тепла в работу, например тепла системы охлаждения и выхлопных газов ДВС и опреснительной или очистительной установки для соленой или загрязненной воды, что позволяет с высокой эффективностью использовать все виды располагаемых возобновляемых и невозобновляемых видов энергии применительно к энергетике и транспорту, в том числе и космическому
Изобретение относится к ветроэнергетике и касается ветродвигателей с направляющими устройствами для воздушного потока
Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для привода различных исполнительных устройств в условиях повышенной неравномерности ветра
Изобретение относится к энергосоздающему устройству, а именно к тепловетродвигателю, использующему разность температурных режимов, создающих постоянные воздушные потоки восходящего типа и ветронагрузку для выработки экологически чистой энергии
Изобретение относится к ветроэлектрическим агрегатам, в частности к вертикальным ветроэлектрическим агрегатам с переменной частотой вращения при стабилизированном напряжении генератора
Изобретение относится к ветродвигателям и используется в ветроэнергетике
Изобретение относится к ветроэнергетике и предназначено для выработки электрической энергии для питания различных потребителей
Изобретение относится к ветроэнергетике
Изобретение относится к ветроэнергетике, к двигателям использующим энергию ветра
www.findpatent.ru
Использование: в ветроэнергетике. Сущность изобретения: ветровой двигатель содержит лопастные колеса 1 барабанного типа, размещенные на горизонтальных валах 3 друг над другом в основной вертикальной раме симметрично по обе стороны на поворотной мачте 14 с флюгером 15, дополнительную вертикальную раму 11, параллельную основной, с горизонтальными осями и ветрозащитные заслонки 7 обтекаемой формы с амортизаторами 8 и ограничителями 9 поворота. Заслонки закреплены шарнирно верхней кромкой на осях дополнительной рамы перед нерабочей частью лопастей 2 каждого колеса 1 с возможностью отклонения в сторону колеса 1. При этом концы нижних лопастей 2 оказываются под воздействием ветрового потока. 2 ил.
Изобретение относится к ветроэнергетическому машиностроению, к двигателям, использующим энергию ветра.
Известны ветровые двигатели, содержащие ветровые колеса в виде воздушного винта и в виде лопастных барабанов. Лопасти воздушного винта расположены радиально и под углом к направлению ветра, вследствие этого значительная часть энергии встречного ветра не используется. Лопасти ветрового колеса в виде лопастного барабана расположены фронтально к направлению ветра и используют не только прямой напор на лопасть, но и образующуюся за ней зону пониженного давления, повышающую коэффициент аэродинамической силы ветра. Наиболее близким к изобретению является установка для использования энергии ветра, содержащая ветровые колеса в виде лопастных барабанов, расположенных ярусами на общих вертикальных осях друг над другом и друг за другом с лопастями, закрепленным на шарнирах и пружинах с возможностью качания и взаимодействующими с ветронаправляющими плоскостями. Эффективность такой установки для использования энергии ветра снижают: вялое ориентирование к ветру с использованием поплавков и волн; расположение ветровых колес рядом друг за другом, при котором ветровое колесо, воспринимающее ветер, первым рассеивает его перед вторым; закрепление лопастей ветровых колес на шарнирах и пружинах, при котором лопасти под напором ветра отклоняются и оставляют часть его неиспользованным, а в зоне, защищенной ветронаправляющими заслонками, под действием пружин возвращаются в исходное положение, причем это происходит с каждой заслонкой при каждом обороте ветрового колеса и сопровождается ударами, вибрацией и быстрым износом шарниров, пружин и лопастей. Цель изобретения повышение эффективности ветрового двигателя путем более полного использования энергии ветра. Указанная цель достигается тем, что ветровой двигатель содержит ветровые колеса в виде лопастных барабанов на горизонтальных валах, кинематически связанных цепной передачей между собой и потребителем энергии и расположенных друг над другом с вынесенными вперед обтекаемыми качающимися на шарнирах ветронаправляющими заслонками, закрепленные симметрично по обе стороны поворотной мачты с флюгером в виде плоской лопасти, опирающейся на пяту и подшипники в опорной стойке в виде трубы, закрепленной в фундаменте, причем лопасти ветровых колес расположены фронтально к направлению ветра, за ними образуется зона пониженного давления, повышающая коэффициент аэродинамической силы до 1,4 и более, а ветронаправляющие лопасти-регуляторы, качающиеся на шарнирах, но удерживаемые от этого амортизаторами в виде пружин, рассекают встречный ветер и направляют его на верхние обдуваемые ветром лопасти ветровых колес, усиливая напор, при этом за заслонками, защищающими от ветра противоположные нижние лопасти ветровых колес, образуется зона пониженного давления, снижающая сопротивление вращению ветровых колес. При порывах и превышении расчетной скорости ветра заслонка преодолевает сопротивление амортизатора, отклоняется в сторону ветрового колеса на величину в зависимости от скорости ветра, оставляет концы лопастей незащищенными от встречного ветра, который, воздействуя на них, препятствует нежелательному увеличению частоты вращения ветровых колес. На фиг.1 изображен ветровой двигатель, вид спереди на сторону, обращенную к ветру, штриховой линией показан флюгер, переставленный на 90о при штормовом и более сильном ветре; на фиг.2 ветронаправляющая заслонка (вид сбоку) перед верхним ветровым колесом в максимально отклоненном положении, стрелками показано направление ветра и направление вращения ветровых колес. Ветровой двигатель содержит ветровые колеса 1 с лопастями 2 на горизонтальных валах 3, кинематически связанных цепной передачей 4 между собой и потребителем энергии 5 через редуктор 6, расположенные друг над другом с вынесенными вперед ветронаправляющими заслонками 7 с амортизаторами 8 и ограничителями поворота 9, качающимися на шарнирах 10, закрепленные на раме 11 с лестницей 12 и противовесом 13 симметрично по обе стороны поворотной мачты 14, с флюгером 15 и фиксирующим его стопором 16, опирающимся на пяту и подшипники в опорной стойке 17, закрепленной в фундаменте 18. Устройство работает следующим образом. Ветровое колесо 1 вращается при помощи встречного ветра, оказывающего давление на верхние лопасти 2 вследствие того, что нижние лопасти 2 защищены от встречного ветра ветронаправляющей заслонкой 7, которая воспринимает на себя встречный ветер, рассекает его на две части и направляет на верхние лопасти 2, усиливая напор, при этом за каждой верхней лопастью 2 образуется зона пониженного давления. Одновременно за ветронаправляющей заслонкой 7 также образуется зона пониженного давления, снижающая сопротивление вращению ветрового колеса 1. При порывах и превышении расчетной скорости ветра ветронаправляющая заслонка 7 преодолевает сопротивление амортизатора 8, поворачивается на шарнирах 10 и отклоняется в сторону ветрового колеса 1 на величину в зависимости от скорости ветра, при этом концы нижних лопастей 2 оказываются незащищенными от встречного ветра, который давит на них и предотвращает нежелательное увеличение частоты вращения ветрового колеса 1.Формула изобретения
ВЕТРОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий лопастные колеса барабанного типа, размещенные на горизонтальных валах друг над другом в основной вертикальной раме симметрично по обе стороны на поворотной мачте с флюгером, отличающийся тем, что двигатель снабжен дополнительной вертикальной рамой, параллельной основной, с горизонтальными осями, ветрозащитными заслонками обтекаемой формы с амортизаторами и ограничителями поворота, причем заслонки закреплены шарнирно верхней кромкой на осях дополнительной рамы перед лопастями, находящимися в нерабочем положении с возможностью отклонения в сторону колеса.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2www.findpatent.ru
ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ, двигатель, использующий кинетическую энергию ветра для выработки механической энергии. В качестве рабочего органа ветродвигателя, воспринимающего энергию (давление) ветрового потока и преобразующего её в механическую энергию вращения вала, применяют ротор, барабан с лопатками, ветроколесо и тому подобное. Классификация ветродвигателей проводится в зависимости от типа рабочего органа и положения его оси относительно направления ветра. Различают ветродвигатели карусельные (или роторные), ортогональные и крыльчатые. У карусельных ветродвигателей (рисунок, а) ось вращения рабочего органа вертикальна. Ветер давит на лопасти, расположенные по одну сторону оси; лопасти по другую сторону оси прикрываются ширмой либо поворачиваются специальным приспособлением ребром к ветру. Лопасти движутся по направлению потока, поэтому их окружная скорость (направленная по касательной к окружности) не может превышать скорости ветра. Такие ветродвигатели относительно тихоходны. Эффективность ветродвигателя оценивают с помощью коэффициента использования энергии ветра ξ, который показывает, какая доля энергии ветрового потока преобразуется в механическую энергию. Из числа вертикально-осевых ветродвигателей наибольший ξ имеет ортогональный ветродвигатель (рисунок, б). Преимущественное распространение получили крыльчатые ветродвигатели, у которых ось ветроколеса горизонтальна и параллельна направлению потока; характеризуются высоким ξ и надёжностью в эксплуатации. В таких ветродвигателях лопасть с наконечником крепления к ступице называется крылом (отсюда название). В зависимости от числа лопастей различают ветроколёса быстроходные (менее 4 лопастей), средней быстроходности (от 4 до 8) и тихоходные (более 8). Быстроходность ветроколеса оценивается числом модулей Ζ, равным отношению окружной скорости ωR внешнего конца лопасти радиусом R, вращающейся с угловой скоростью ω, к скорости набегающего потока v. При одинаковом Ζ ветроколесо большего диаметра имеет меньшую частоту вращения. При прочих одинаковых условиях увеличение числа лопастей также снижает частоту вращения ветроколеса. Ветроколесо с небольшим числом лопастей (рисунок, в) обычно состоит из ступицы и лопастей, соединённых с ней жёстко под некоторым углом к плоскости вращения или с помощью подшипниковых узлов, в которых лопасть поворачивается для изменения угла установки. Воздушный поток набегает на лопасть под некоторым углом атаки. Возникающая на каждой лопасти полная аэродинамическая сила раскладывается на подъёмную силу, создающую вращающий момент, и на силу лобового давления, действующую по оси ветроколеса. Быстроходное ветроколесо с поворотными лопастями часто конструктивно объединено с механизмами регулирования частоты вращения, ограничения мощности и пуска-остановки ветродвигателя, осуществляющими поворот лопасти относительно его продольной оси. Многолопастное ветроколесо (рисунок, г) состоит из ступицы с каркасом, на котором жёстко закреплены специально спрофилированные лопасти из листовой стали. Ограничение развиваемой мощности обычно осуществляется поворотом тихоходного ветроколеса относительно плоскости, перпендикулярной направлению действия ветрового потока. Мощность, развиваемая на валу ветроколеса, зависит от его диаметра, формы и профиля лопастей и практически не зависит от их числа: РВК ≈ 3,85?10-3·ρD2v3ξ, где РВК - мощность на валу ветроколеса (кВт), р - плотность воздуха (кг/м3), ν - скорость ветра (м/с), D - диаметр ветроколеса (м).
К изучению физических явлений при прохождении воздушного потока через ветроколесо применяют теорию крыла и воздушного винта самолёта. Теоретические основы расчёта ветроколеса заложены в 1920-е годы Н. Е. Жуковским; им доказано, что ξ идеального ветроколеса равен 0,593. Теория ветроколеса была развита В. П. Ветчинкиным, Г. Х. Сабининым, А. Г. Уфимцевым, Е. М. Фатеевым, Г. А. Печковским, Я. И. Шефтером и др., разработавшими методы расчёта аэродинамических характеристик и систем регулирования ветродвигателя. Обычно применяют одну из двух основных схем крыльчатых ветродвигателей: с вертикальной трансмиссией и нижним передаточным механизмом либо с расположением всех узлов в головке ветродвигателя. Головка монтируется на поворотной опоре башни и при изменении направления ветра поворачивается относительно вертикальной оси. Высота башни определяется диаметром ветроколеса и высотой препятствий, мешающих свободному прохождению воздушного потока к ветродвигателю. Кроме механического привода, применяют также электрический, пневматический, гидравлический и смешанный приводы. Ориентация ветроколеса ветродвигателя по направлению ветра осуществляется автоматическим хвостовым оперением, поворотными ветрячками (так называемые виндроза) или расположением ветродвигателя за башней (самоориентация). Работа различных систем автоматическиго регулирования основана на изменении аэродинамических характеристик лопастей или всего ветроколеса в соответствии с действующей скоростью ветра, частотой вращения ветроколеса и значением нагрузки. В тихоходных ветродвигателях наибольшее распространение получили системы автоматического регулирования путём вывода ветроколеса из-под ветра давлением, создаваемым воздушным потоком на дополнительной поверхности - боковые планы, или давлением на ветроколесо, ось вращения которого смещена (расположена эксцентрично) относительно вертикальной оси поворота головки. Система регулирования с боковым планом применена в отечественных ветродвигателях ТВ-8, «Буран» и во многих зарубежных; система регулирования при эксцентричном расположении ветроколеса - например, в отечественных ветродвигателях ТВМ-3 и ТВ-5. Регулирование большинства быстроходных ветродвигателей осуществляется поворотом лопасти или её концевой части относительно продольной оси.
Литературу смотри при статье Ветроэнергетика.
knowledge.su
Изобретение относится к ветряным двигателям. Ветряный двигатель состоит из электрогенератора, установленного на вращающейся опоре. Вал, имеющий по обе стороны от своего электрогенератора лопатки, установлен в ободе, расположенном на колесах на цилиндрическом кожухе и скрепленном с лопастью, поверхность которой расположена перпендикулярно длине вала. Изобретение направлено на увеличение мощности ветряного двигателя. 2 ил.
Изобретение относится к электротехнике. Известен ветряный двигатель, состоящий из имеющего лопасть электрогенератора, установленного на вращающейся опоре (патент RU №2365781 F03D 1/00).
Однако в этом ветряном двигателе поверхности лопаток расположены под углом к длине вала. Поэтому этот ветряный двигатель обладает небольшой мощностью, т.к. сила ветра используется им не полностью.
Техническим результатом изобретения является увеличение мощности ветряного двигателя путем расположения поверхности лопаток параллельно длине вала.
Указанный технический результат достигается тем, что вал, имеющий по обе стороны от своего электрогенератора лопатки, установлен в ободе, расположенном на колесах на цилиндрическом кожухе и скрепленном с лопастью, поверхность которой расположена перпендикулярно длине вала.
На фиг. 1 изображен ветряный двигатель, вид сбоку, разрез.
На фиг. 2 изображен ветряный двигатель, вид сверху.
Ветряный двигатель имеет следующую конструкцию. На цилиндрическом кожухе 1 расположен на колесах 2 обод 3. В центре кожуха 1 расположена стойка 4. На стойке 4 на подшипнике расположен электрогенератор 5. Электрогенератор 5 имеет статор 6 и вал 7. На валу 7 расположен якорь 8. Вал 7 установлен на подшипниках в ободе 3. К валу 7 по обе стороны от электрогенератора 5 прикреплены лопатки 9 и 10. Поверхности лопаток 9 и 10 параллельны длине вала 7. К электрогенератору 5 и к ободу 3 прикреплена лопасть 11. Поверхность лопасти перпендикулярна длине вала.
Ветряный двигатель работает следующим образом. Поверхность лопасти 11 расположена вдоль направления ветра. Так как противоположные лопатки 9 и 10 находятся внизу за кожухом 1, то сила ветра на них не действует. Поэтому вал 7 вращается в подшипниках обода 3. При изменении своего направления ветер толкает лопасть 11. Лопасть 11 вращает электрогенератор 5 и обод 3. Электрогенератор 5 поворачивается на стойке 4. Колеса 2 перемещают обод 3 по кожуху 1. Поверхности лопаток 9 и 10 становятся перпендикулярны направлению ветра. Так как ветер давит одновременно на две лопатки 9 и 10, то вал 7 вращается под действием его двойной силы. Вал 7 вращает обмотки якоря 8. На статоре 6 образуется напряжение, которое по проводам передается на линию электропередачи.
Применение ветряного двигателя предложенной конструкции позволит получить следующий технико-экономический эффект. Так ветряный двигатель известной конструкции обладает небольшой мощностью. Чтобы получить необходимую мощность электрической энергии требуется большое количество таких ветряных двигателей. Их изготовление требует больших затрат. Ветряный двигатель предложенной конструкции обладает большой мощностью. Поэтому для получения необходимой мощности электроэнергии потребуется небольшое количество таких ветряных двигателей. Следовательно затраты на их изготовление будут меньше.
Ветряный двигатель, состоящий из электрогенератора, установленного на вращающейся опоре, отличающийся тем, что вал, имеющий по обе стороны от своего электрогенератора лопатки, установлен в ободе, расположенном на колесах на цилиндрическом кожухе и скрепленном с лопастью, поверхность которой расположена перпендикулярно длине вала.
Похожие патенты:
Изобретение относится к устройствам для вырабатывания электрической энергии из энергии ветра. Установка для вырабатывания электрической энергии из энергии ветра включает кожухи, каждый из которых имеет горловину; ветряные турбины, каждая из которых расположена в горловине одного из кожухов; энергосистему для преобразования механической энергии, полученной от ветряных турбин, в электрическую энергию; блоки, каждый из которых содержит по меньшей мере два кожуха и связанные с ними ветряные турбины, и энергосистему; поворотную монтажную систему для поворотной поддержки каждого из блоков; опорную конструкцию, поддерживающую блоки над поверхностью.
Изобретение относится к ветроэнергетическим установкам. Аэроплавательный виндротор содержит ортогональную турбину из лопастей крыловидного профиля и совмещенный с ней генератор, поднятые над землей плоско-выпуклой аэростатной оболочкой положительной плавучести, имеющей жесткое горизонтальное днище и гибкие тросовые связи с наземной лебедкой.
Изобретение может быть использовано в ветродвигателях с горизонтальным расположением ветроколеса. Ветродвигатель с вертикальной осью вращения содержит лопасти (2), опорный вертикальный ограничитель (3), закрепленный на шарнире (7), пластинчатую пружину (4), тарируемую на умеренный ветер.
Изобретение относится к области ветровых электростанций. Ветровая электростанция включает полимерную аэродинамическую трубу, армированную полимерными обручами и подвешенную на тросах к воздушному шару, систему подземных туннелей, соединенных с аэродинамической трубой через диафрагму.
Изобретение относится к возобновляемой энергетике и может быть использовано при создании новых невращающихся преобразователей кинетической энергии для ветро- и гидроустановок, работающих в свободных воздушных или водных потоках.
Изобретение может быть использовано для снабжения электрической, механической и тепловой энергией малонаселенных районов, удаленных от общей энергосистемы. Установка содержит башню, установленную на ней гондолу с лопастным ветроколесом и размещенным в ней насосом, соединенным с последним, и расположенные у основания башни электрогенератор и соединенный с ним регулируемый гидромотор, сообщенный с насосом напорным и сливным трубопроводами, образующими замкнутый гидравлический контур, насос подпитки, подключенный своим выходом через фильтр к сливному трубопроводу, а входом - к баку, теплообменник и два трехпозиционных четырехходовых распределителя и подключенные своими входами и выходами параллельно насосу управляемый распределитель и предохранительные клапаны.
Изобретение относится к ветроэнергетике. Автоматизированный архитектурно-тектонический ветряк содержит вертикальный вал, ротор с вертикальной осью вращения и экран в виде полуцилиндрической поверхности, высота которого больше или равна высоте ротора, а внутренний радиус экрана больше радиуса ротора.
Изобретение относится к области ветроэнергетики. Планетарный привод генератора электрического тока ветроэлектростанции содержит основание, опору, ветродвигатель, состоящий из двух ветроколес - внешнего и внутреннего, с общей осью и возможностью встречного вращения, опорный вал и планетарную передачу.
Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть применено для выработки электроэнергии при небольшом ветре. Ветроэнергетическая установка содержит опорную башню, ветроколесо, гондолу электроагрегата, поворотное основание, снабженное устройством ориентации на ветровой поток, выполненным в виде хвостовика двухкилевой схемы вертикального оперения.
Изобретение относится к ветроэлектрогенераторам. Ветроэлектрогенератор содержит ряд установленных в вертикальной плоскости прямоугольных ячеек, каждая из которых снабжена подпружиненным горизонтальным магнитным сердечником с возможностью осевого перемещения внутри соленоида и двумя вертикальными ветровыми щитками, установленными на концах сердечника, при этом ветровые щитки образуют две вертикальные стенки по обе стороны от плоскости ячеек.
Изобретение относится к ветроэнергетическим установкам. Аэроплавательный виндротор содержит ортогональную турбину из лопастей крыловидного профиля и совмещенный с ней генератор, поднятые над землей плоско-выпуклой аэростатной оболочкой положительной плавучести, имеющей жесткое горизонтальное днище и гибкие тросовые связи с наземной лебедкой.
Изобретение относится к способу получения вторичного энергоносителя - водорода посредством преобразования энергии ветра. Способ получения вторичного энергоносителя - водорода посредством преобразования энергии ветра включает преобразование посредством парусного движителя кинетической энергии ветра в кинетическую энергию движения судна, движущегося в районах открытого океана с мощными воздушными потоками, и затем посредством гидравлической турбины и электрогенератора в электрическую энергию, которую используют для разложения воды на водород и кислород с ожижением и накоплением водорода в криогенных резервуарах.
Изобретение относится к ветроэнергетическим установкам с главным валом ветротурбины, параллельным ветровому потоку. Цилиндрическая ветротурбина установлена на валу ветроэнергетической установки и содержит лопасти, размещенные на радиальных штангах.
Изобретение относится к возобновляемой энергетике и может быть использовано при разработке новых типов ветроустановок разной мощности, работающих в свободных воздушных потоках.
Изобретение относится к ветроэнергетическим установкам и способам производства электроэнергии. Основным элементом ветроэнергетической установки является аэродинамическая поверхность в форме крыла, в теле которого выполнен канал, соединяющий противоположные поверхности крыла.
Представлена препятствующая перекручиванию трансмиссионная и направляющая система, содержащая по меньшей мере один первый и второй трос, проходящие взаимно параллельно вдоль оси (X-X) и натянутые между соответствующей сматывающей и разматывающей системой и по меньшей мере одним выходным направляющим и трансмиссионным узлом таких тросов, при этом по меньшей мере один препятствующий перекручиванию направляющий и трансмиссионный узел тросов установлен между сматывающей и разматывающей системой и выходным направляющим и трансмиссионным узлом.
Система (20) генерирования электроэнергии содержит воздушный электрогенератор (30), узел (40) страховочного фала, сконфигурированный с возможностью передачи электроэнергии от воздушного электрогенератора на землю.
Изобретение относится к области ветроэнергетики. Флажковый ветрогенератор содержит ветроприемник, выполненный в виде струн, расположенных в ветровом потоке между стойками, преобразователь колебаний струн в полезную энергию.
Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано в качестве автономного источника электроснабжения. Циклоидный ветродвигатель содержит опорную мачту, полые овальные трубы с установленными на их концах поворотными вертикальными лопастями, планетарный редуктор с заторможенной центральной конической шестерней, генератор, реверсивный электропривод, флюгер с контактной группой переключателей для самоориентации лопастей на ветер, противобуревый эксцентриковый флажок с подвижной конусной втулкой и размыкатели кинематических связей лопастей.
Изобретение относится к энергетическим установкам с ветряным ротором. Аэростатно-плавательный ветрогенератор содержит силовой блок в составе ветряного ротора и генератора, аэростатный модуль положительной плавучести из двух идентичных газонаполненных оболочек в одном уровне, причальный узел с тросами, трос-кабелем, двумя лебедками на свободно поворачивающейся платформе. Оболочки выполнены в виде параллельных полуцилиндров, их жесткие днища связаны между собой при помощи по меньшей мере одной поперечной мостовой фермы. Мостовая ферма имеет опускающиеся вертикально вниз центральные балки с подшипниковыми опорами. Ось ветряного ротора, оснащенного поднятыми над мостовой фермой ортогональными лопастями, вращается перпендикулярно воздушному потоку. Генератор подвешен к центральным балкам снизу. На свободно поворачивающейся платформе причального узла диаметрально лебедкам располагается бухта трос-кабеля. Изобретение направлено на устойчивое получение электроэнергии и повышение пространственной стабильности ветрогенератора. 3 ил.
Изобретение относится к ветряным двигателям. Ветряный двигатель состоит из электрогенератора, установленного на вращающейся опоре. Вал, имеющий по обе стороны от своего электрогенератора лопатки, установлен в ободе, расположенном на колесах на цилиндрическом кожухе и скрепленном с лопастью, поверхность которой расположена перпендикулярно длине вала. Изобретение направлено на увеличение мощности ветряного двигателя. 2 ил.
www.findpatent.ru
