початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2294452

Вітряного двигуна З обертання навколо вертикальної ОСІ

Ім'я винахідника: Висоцький Лев Ілліч (RU); Ілясов Геннадій Олександрович (RU); Ковальов Іван Олександрович
Ім'я патентовласника: Державна освітня установа вищої професійної освіти Саратовський державний технічний університет (СГТУ)
Адреса для листування: 410054, г.Саратов, Політехнічна, 77, СГТУ, відділ ИТИС
Дата початку дії патенту: 2005.08.09

Винахід відноситься до вітроенергетики. Технічний результат полягає в підвищенні ефективності, економічності, надійності і потужності вітродвигуна. Вітряний двигун з обертанням навколо вертикальної осі містить ротор, здатний обертатися під дією вітру навколо своєї вертикальної осі по відношенню до горизонту, і поворотний вал, пов'язаний з ротором з можливістю приведення його в обертальний рух цим ротором і пристосований для передачі енергії, отриманої від вітру цим ротором, який містить корпус циліндричної форми, порожній усередині з вертикальними елементами, встановленими на його бічній поверхні у вертикальній площині таким чином, щоб вітер мав можливість привести в рух циліндричний корпус, а й поворотний передавальний вал, з яким пов'язаний циліндричний корпус, який містить, по щонайменше, один або кілька циліндричних елементів, встановлених один над одним і забезпечений вертикальними елементами, розташованими по боковій поверхні циліндричних елементів у вертикальній площині з можливістю утворення упорядкованого ряду, причому вертикальні елементи кожного наступного циліндричного елемента утворюють наступний ряд вертикальних елементів, розміщених строго над вертикальними елементами попереднього ряду, кожен циліндричний елемент циліндричного корпусу ротора виконаний у вигляді порожнього всередині барабана з вертикальними елементами, встановленими на бічній поверхні і виконаними у вигляді лопатей, конструктивно представляють собою частини циліндричних поверхонь, розташованих опуклістю по ходу обертання ротора, при цьому двигун забезпечений направляють повітряний потік апаратом-статором, що має, щонайменше, одну або кілька секцій, встановлених одна над іншою, в кожній з яких розміщений один циліндричний елемент ротора і кожна з яких містить круглі жорсткі верхнє і нижнє підстави, між якими встановлені лопатки з утворенням упорядкованого ряду , причому лопатки кожної наступної секції статора утворюють наступний ряд лопаток, розміщених над попереднім поруч лопаток попередньої секції статора, крім того, кожна з лопаток конструктивно являє собою частину циліндричної поверхні радіуса кривизни більше, ніж радіус кривизни лопатей, лопатки встановлені опуклістю по ходу обертання ротора, а кількість лопаток кожної секції статора в два рази більше кількості лопатей кожного циліндричного елемента ротора, і крок розташування останніх в два рази менше кроку розташування лопаток, які розташовані через одну лопать ротора.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до вітроенергетики, а саме до вітряних двигунів з обертанням навколо вертикальної осі.

Відомий вітряної двигун (див. Патент № 2065992, опубл. 1996.08.27, МПК F 03 D 3/00), що містить вертикальний вал і вітроколесо (ротор) з лопатями, закріпленими під кутом до радіусу вітродвигуна. Вал кинематически пов'язаний з електрогенератором, вітроколесо з лопатями виконано у вигляді вінця з П-образним жолобом, а кут кріплення лопатей становить 600, причому між лопатями утворені кишені. Лопаті вітроколеса виконані плоскими і вхідний потік повітря як би вдаряється в них, а, сходячи з лопатей, потік повітря в зустрічній половині ротора знову вдаряється в лопаті, тим самим гальмує обертання ротора. Все це призводить до зменшення потужності двигуна.

Відомий вітряної двигун з обертанням навколо вертикальної осі (див. Патент № 2165034, опубл. 1999.06.10, МПК F 03 D 3/00) містить ротор, здатний обертатися під дією вітру навколо своєї вертикальної осі по відношенню до горизонту, і поворотний вал, пов'язаний з ротором з можливістю приведення його в обертальний рух цим ротором і пристосований для передачі енергії, отриманої від вітру цим ротором, який містить корпус циліндричної форми, порожній усередині, бічні стінки якого утворені вертикальними елементами у вигляді плоских лопаток, встановлених таким чином, щоб вітер мав можливість увійти в порожній усередині циліндричний корпус і привести його в обертальний рух, а й поворотний передавальний вал, з яким цей корпус пов'язаний, при цьому циліндричний корпус містить, щонайменше, один або кілька циліндричних елементів встановлених один на одного і жорстко пов'язані між собою, причому кожен з циліндричних елементів містить нижню круглу і жорстку частину і верхню круглу і жорстку частину, між якими закріплені вертикальні елементи у вигляді циліндричних лопаток, розташованих у вертикальному положенні з можливістю утворення упорядкованого ряду лопаток, при цьому лопатки кожного наступного циліндричного елемента утворюють наступний ряд лопаток, розміщений строго над попереднім поруч.

Дана конструкція вітряного двигуна нескладна при монтажі, проста в технічному обслуговуванні, за рахунок збільшення обсягу двигуна по вертикалі на тій же підставі збільшується його потужність, але цей пристрій не дозволяє створити спрямований закручується повітряний потік, що призводить до створення зворотного обертового моменту при виході повітряного потоку з полого циліндричного корпусу ротора під час проходу його через щілини між тими ж лопатками, що призводить до значного зниження потужності вітряного двигуна.

Завданням цього винаходу є підвищення потужності двигуна шляхом усунення зворотного обертального моменту, за рахунок створення умов для спрямованого закручується повітряного потоку.

Поставлена ​​задача вирішується таким чином в вітряному двигуні з обертанням навколо вертикальної осі, що містить ротор, здатний обертатися під дією вітру навколо своєї вертикальної осі по відношенню до горизонту, і поворотний вал, пов'язаний з ротором з можливістю приведення його в обертальний рух цим ротором і пристосований для передачі енергії, отриманої від вітру цим ротором, який містить корпус циліндричної форми, порожній усередині, з вертикальними елементами, встановленими на його бічній поверхні у вертикальній площині таким чином, щоб вітер мав можливість привести в рух циліндричний корпус, а й поворотний передавальний вал, з яким пов'язаний циліндричний корпус, який містить, щонайменше, один або кілька циліндричних елементів, встановлених один над одним і забезпечений вертикальними елементами, розташованими по боковій поверхні циліндричних елементів у вертикальній площині з можливістю утворення упорядкованого ряду, причому вертикальні елементи кожного наступного циліндричного елемента утворюють наступний ряд вертикальних елементів, розміщених строго над вертикальними елементами попереднього ряду, кожен циліндричний елемент циліндричного корпусу ротора виконаний у вигляді порожнього всередині барабана з вертикальними елементами, встановленими на бічній поверхні барабана і виконаними у вигляді лопатей, конструктивно представляють собою частини циліндричної поверхні, розташованими опуклістю по ходу обертання ротора, при цьому двигун забезпечений направляють повітряний потік апаратом-статором, що має, щонайменше, одну або кілька секцій, встановлених одна над іншою, в кожній з яких розміщений один циліндричний елемент ротора і кожна з яких містить круглі жорсткі верхнє і нижнє підстави , між якими встановлені лопатки, з утворенням упорядкованого ряду, причому лопатки кожної наступної секції статора утворюють наступний ряд лопаток, розміщених над попереднім поруч лопаток попередньої секції статора, крім того, кожна з лопаток конструктивно являє собою частину циліндричної поверхні, встановленої опуклістю по ходу обертання ротора , лопатки мають радіус кривизни, більш ніж в п'ять разів перевищує радіус лопатей ротора, а кількість лопаток кожної секції статора перевищує кількість лопатей кожного розташованого в ній циліндричного елемента ротора не менше ніж в два рази.

Пропонована конструкція вітряного двигуна має переваги прототипу, а саме є можливість збільшувати обсяг двигуна по вертикалі і тим самим збільшувати потужність пристрою. Недолік прототипу - виникнення зворотного крутного моменту і, як наслідок, зниження потужності двигуна - у пропонованій конструкції двигуна відсутній за рахунок створення попередньої "закрутки" повітряного потоку, а це зробити дозволяє використання в двигуні направляючого апарату пропонованої конструкції. Виконання лопаток статора і лопатей ротора у вигляді частини циліндричної поверхні і їх впорядковане конструктивне розташування дозволяє виключити втрату енергії повітряного потоку при його проходженні у внутрішній простір ротора, що і впливає на підвищення потужності двигуна в цілому.

Пропонований винахід пояснюється кресленнями.

На фіг.1 схематично зображено вертикальний розріз окремого циліндричного елемента корпусу ротора, розташованого в секції статора. На фіг.2 представлений розріз по А-А фіг.1

Пропонований вітряної двигун складається з циліндричних елементів корпусу ротора, один з яких в розрізі представлений на фіг.1. Циліндричний елемент ротора, укріплений на ведучому валу 1 циліндричного барабана 2, на бічній поверхні якого укріплені вертикальні елементи у вигляді лопатей 3, що представляють собою частина циліндричної поверхні, опуклістю спрямованих по ходу обертання ротора. Циліндричний барабан 2 ротора закріплений на валу 1 за допомогою фланців (верхнього і нижнього), встановлених на верхньому і нижньому торцях циліндричного барабана 2, який разом з лопатями 3, укріпленими стрінгерами 5, розташований в секції статора, що містить напрямні лопатки 6, радіуси кривизни яких більш ніж в п'ять разів перевищують радіус лопатей ротора, кожна з яких представляє собою частину циліндричної поверхні, опуклістю спрямованої по ходу обертання ротора. Лопатки 6 встановлені між підставами верхнім 7 і нижнім 8 і укріплені сполучними стійками 9. Ведучий вал 1 встановлений в верхньому положенні в опорному підшипнику 10, змонтованому в верхньому підставі 7 статора, а в нижньому положенні вал 1 встановлений в опорно-наполегливому підшипнику 11, змонтованому в нижньому підставі 8 статора. Для зняття крутного моменту ротора на валу 1 закріплений шків 12, розташований під опорною плитою 13 двигуна, встановленої на опорах 14.

При збільшенні об'єму двигуна по вертикалі в разі збірного ведучого вала 1 передбачена сполучна муфта 15. При з'єднанні наступної секції статора в її нижньому підставі і в верхньому підставі попередньої секції статора передбачені отвори під кріплення 16. Сама нижня секція статора кріпиться своїм нижнім підставою до опорної плиті 13 двигуна болтами 17. Можливо, що верхнє підставу попередньої секції статора і нижня частина наступної секції статора виконані як одне ціле.

РОБОТА вітряного двигуна ПОЛЯГАЄ В НАСТУПНОМУ

При наявності вітру зі швидкістю, що дорівнює і вище розрахункової, ротор приводиться в обертання різницею моментів від аеродинамічних сил, що діють на увігнуту і опуклу сторону лопатей 3 ротора. Крутний момент ротора збільшується при наявності попередньої закрутки потоку повітря в статорі внаслідок впливу на потік повітря лопаток 6 статора, що виконує роль направляючого апарату, і передається приводиться в дію агрегатів споживачам енергії за допомогою вала 1 і закріпленим на ньому шківом 12 або іншим іншим редуктором. Вал 1 ротора обертається в підшипниках 10 і 11, що заміщають сили тертя на сили кочення, що збільшує механічний ККД вітряного двигуна. Для збільшення потужності пропонованого вітряного двигуна передбачена можливість для приєднання другого такого ж або іншого іншого двигуна за допомогою сполучної муфти 15 вгорі вала 1 і болтів, для яких в кришці 7 статора є отвори 16.

Вся конструкція вітряного двигуна спочиває на опорах 14, передають всю навантаження тяжкості і перекидаючого моменту на фундамент, а внутрішні навантаження сприймаються каркасами статора і ротора і повинні бути розраховані на міцність при максимальній силі вітру в даній місцевості з коефіцієнтом міцності не нижче 3.

Пропоноване технічне рішення вітряного двигуна в порівнянні з відомими технічними рішеннями має такі переваги:

- Вітряної двигун роторний забезпечений статором, який збільшує площу використовуваного потоку повітря, проводить попередню його закрутку і усуває його тиск на лопаті ротора, що обертаються проти напрямку вітру, що збільшує крутний момент ротора і, отже, потужність двигуна;

- Каркаси ротора і особливо статора дозволяють виконати конструкцію пропонованого технічного рішення вітрового двигуна необхідної жорсткості і міцності;

- Передбачена можливість збільшення потужності цього двигуна шляхом приєднання до нього іншого такого ж двигуна або конструкції.

Економічне обгрунтування запропонованого вітряного двигуна в можливості утилізації дешевої і екологічно чистої енергії вітру, використання якої в народному господарстві вивільняє інші види енергії, що експлуатуються в даний час, в простоті конструкції і її стаціонарності, тобто її не потрібно повертати проти вітру, на що потрібно було б використовувати деяку частину енергії, а стационарность конструкції дозволяє зводити двигун великої потужності, від величини якої в прямій залежності знаходиться окупність цього вітрового двигуна роторного.

Перспектива розвитку вітряного двигуна: якщо такий двигун помістити в річку, то вийде гідравлічний двигун роторний (НДР), що працює без греблі, що актуально для малих і гірських річок.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Вітряний двигун з обертанням навколо вертикальної осі, що містить ротор, здатний обертатися під дією вітру навколо своєї вертикальної осі по відношенню до горизонту, і поворотний вал, пов'язаний з ротором, що містить корпус циліндричної форми, порожній усередині, що включає, щонайменше, один або кілька циліндричних елементів, встановлених один над одним і забезпечених вертикальними елементами, встановленими по боковій поверхні циліндричного елемента з можливістю утворення упорядочного ряду, причому вертикальні елементи кожного наступного циліндричного елемента утворюють наступний ряд вертикальних елементів, розміщених строго над вертикальними елементами попереднього ряду, який відрізняється тим, що кожен циліндричний елемент циліндричного корпусу ротора виконаний у вигляді порожнього всередині барабана з вертикальними елементами, встановленими на його бічній поверхні і виконаними у вигляді лопатей, конструктивно представляють собою частину циліндричної поверхні, і розташованими опуклістю по ходу обертання ротора, при цьому двигун забезпечений направляють повітряний потік аппаратом- статором, що має, щонайменше, одну або кілька секцій, встановлених одна над іншою, в кожній з яких розміщений один циліндричний елемент ротора і кожна з яких містить круглі жорсткі підстави - верхнє і нижнє, між цими підставами встановлені лопатки з утворенням упорядочного ряду, причому лопатки кожної наступної секції статора утворюють наступний ряд лопаток, крім того, кожна з лопаток конструктивно являє собою частину циліндричної поверхні, встановленої опуклістю по ходу обертання ротора, радіуси кривизни лопаток більш ніж в п'ять разів перевищують радіус лопатей ротора і кількість лопаток кожної секції статора перевищує кількість лопатей кожного розташованого в ній циліндричного елемента ротора не менше ніж в два рази.

Версія для друку
Дата публікації 17.03.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів