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 RU2139442

ЕНЕРГЕТИЧНИЙ КОМПЛЕКС трехвальние Ветродвігатель (ВІТРЯК)

Ім'я винахідника: Зайнашев Ігор Кутдусовіч (UA); Захаров Володимир Павлович (UA); Кириченко Віктор Іванович
Ім'я патентовласника: Акціонерне товариство закритого типу "Укрзварювання" (UA)
Адреса для листування: 340000, Україна Донецьк, пр.Дзержинского 8, кв.100, Захарову Володимиру Павловичу
Дата початку дії патенту: 1998.06.23

Винахід відноситься до вітроенергетики і може бути використано для вироблення електроенергії, зокрема для подачі електроенергії через стабілізатор напруги. Технічний результат, що полягає в збільшенні потужності енергетичного комплексу та його довговічності, забезпечується тим, що енергетичний комплекс трехвальние вітродвигуна містить силову опору, поворотну навколо вертикальної осі головку з укріпленими на ній трьома робочими колесами, виконаними у вигляді повітряних гвинтів з лопатями, обмежувач швидкості обертання робочих коліс, що складається з кіля, керма повороту, триммера і лопаті управління. Вали гвинтів взаємно паралельні, розташовані в одній горизонтальній площині, встановлені на горизонтальній рамі, закріпленої на поворотній голівці, а лопаті розташовані в двох взаємно паралельних площинах, причому у двох сусідніх гвинтів - в передній площині, а у третього - в задній площині, при цьому лопаті передніх гвинтів звернені в бік сусіднього гвинта, розташовані в проміжках лопатей сусіднього гвинта, орієнтовані на взаємно протилежне обертання і синхронізовані на обертання з однаковою частотою за допомогою шестерень. Вал третього - заднього гвинта кинематически пов'язаний з валом, наприклад, одного з передніх гвинтів і за допомогою шестерень - з валом споживача потужності, наприклад з електрогенератором, за допомогою сполучної муфти валів. Лопаті гвинтів і шестерень можуть бути виконані з міцного антикорозійного матеріалу, наприклад капролактаму. Горизонтальна силова рама розташована вище верхньої площині поворотної головки і закріплена на ній за допомогою виносних силових розкосів.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до вітроенергетики і може бути використано для вироблення електроенергії в тому числі для споживчих пристроїв малої потужності, для подачі електроенергії через стабілізатор напруги для малопотужних споживачів енергії.

Відомий повітряний гвинт (Великої радянської енциклопедії, 1971 р., Тобто 5, стор. 2662), що складається з втулки, укріпленої на валу, на якій закріплені радіально розташовані профільовані лопаті, які мають уздовж розмаху різні профілі в поперечному перерізі і змінний кут нахилу профілів до площини обертання - сукання. Зазначений гвинт придатний як гвинт вітродвигуна для прийому енергії вітрового потоку. Однак він в цьому випадку має знижений гідравлічний ККД, так як активною частиною для прийому енергії вітрового потоку є тільки частина лопаті, розташована на деякій відстані від її кореня, і енергія вітрового потоку по центральній частині його поперечного перерізу практично не використовується.

Відомий движительно комплекс двохвального судна (СРСР, а.с. 846 395, МПК В 63 H 5/14; 5/16; 1979 г.), що містить два гребних гвинта, синхронізованих на взаємно протилежне обертання, з профільованими лопатями і розміщених в насадці в одній площині з взаємним перекриттям площин обертання лопатей, причому вали гвинтів розташовані в одній горизонтальній площині, а лопаті одного гвинта розміщені в проміжках лопатей сусіднього гвинта. Але конструкція гребного комплексу призначена для роботи у водному середовищі як рушій і малопридатна до застосування в повітряному середовищі в якості пристрою в вітродвигунів для прийому енергії вітрового потоку і перетворення його кінетичної енергії в енергію обертання.

Відомий вітродвигун (СРСР, а.с. N 1523711, МПК F 03 D 7/02, 1987 г.), що містить лопатеві вітроколеса, встановлені один за іншим на горизонтальному валу, регулятор частоти обертання вітроколіс з виконавчим органом регулятора, а й електрогенератор, кінематично пов'язаний з вітроколесами допомогою трансмісій, що включає вертикальний вал і комплекс конічних шестерень. Однак зазначений вітродвигун має складну конструкцію, особливо регулятора частоти обертання, що працює на фрикційне пригальмовування вітроколіс, за рахунок чого частина корисної енергії вітрового потоку, що приймається вітроколесами, марно розсіюється у вигляді тепла, що виникає при терті в котрий гальмує пристрої, а самі вітроколеса продовжують при цьому відчувати підвищене навантаження.

Найбільш близьким до пропонованого пристрою за своєю технічною суттю є ветроенергіческая установка (РФ, патент N 2096656 МПК F 03 D 7/07; 5/00, 1997) містить силову опору, встановлену на ній поворотну навколо вертикальної осі головку з укріпленими на ній один за іншим на горизонтальному валу робочими колесами лопастного ротора з профільованими радіальними лопатями, кінематично пов'язаного з одним з робочих коліс споживачем потужності, і обмежувач швидкості обертання робочих коліс, що містить закріплений на поворотній голівці вертикальний кіль, встановлені за допомогою відповідних консольно-виносних кронштейнів аеродинамічний врівноважені - на вихідний кромці кіля - кермо повороту, а на вихідний кромці керма - тріммер, пов'язаний за допомогою тяги з винесеною за межі завихрення ветропотока лопатою управління фронтально до вітру на кінці внесений консолі, шарнірно встановленої на поворотній голівці з можливістю відхилення в горизонтальній площині і подпружиненной назустріч вітру. Однак у даній вітроенергетичної установки дещо знижена енергетична потужність в силу того, що робочі колеса розташовані один за іншим і вловлюють активну частину енергії вітрового потоку, поперечний переріз якого вже перекрито попереду розташованим ветроколесом, а й тому, що ефективність лопатей кожного робочого колеса зменшується до кореня лопаті до нуля і для збільшення потужності вітроенергетичної установки необхідно збільшувати або діаметр робочих коліс, або їх кількість, що ускладнює технологічність установки і її практичне використання.

Завданням запропонованого винаходу є збільшення площі поперечного перерізу корисно використовуваного вітрового потоку при збереженому розмірі діаметра робочих коліс, досягнення достатньої конструктивної простоти і збільшення гідравлічного ККД за рахунок підвищення ефективності використання кінетичної енергії вітрового потоку, технічним результатом чого, є збільшення потужності енергетичного комплексу та збільшення його довговічності .

Суть винаходу полягає в наступному.

Енергетичний комплекс трехвальние вітродвигуна містить силову опору, встановлену на ній поворотну навколо вертикальної осі головку з укріпленими на ній робочими колесами з профільованими радіальними лопатями, кінематично пов'язаний з одним з робочих коліс споживач потужності і обмежувач швидкості обертання робочих коліс, що містить закріплений на поворотній голівці вертикальний кіль , а й встановлені за допомогою відповідних консольно-виносних шарнірних кронштейнів аеродинамічний врівноважені - на вихідний кромці кіля - кермо повороту, а на вихідний кромці керма - тріммер, пов'язаний за допомогою тяги з винесеною за межі обуреного вітрового потоку лопатою управління, закріпленої своєю площиною фронтально до вітру на наприкінці внесений консолі, шарнірно встановленої на поворотній голівці з можливістю відхилення в горизонтальній площині і подпружиненной пружиною назустріч вітру, при тому, що комплекс складається з трьох робочих коліс, виконаних у вигляді повітряних гвинтів, вали яких взаємно паралельні, розташовані в одній горизонтальній площині і встановлені на горизонтальній силовій рамі, а лопаті - в двох фронтально звернених до вітру взаємно паралельних площинах, причому у двох сусідніх гвинтів, однакових по діаметру - на передній поверхні, а у третього - в задній площині, і при цьому вали передніх гвинтів розташовані на відстані один від одного, меншому діаметру гвинта, їх лопаті звернені в бік сусіднього гвинта, розміщені в проміжках між лопатями сусіднього гвинта, орієнтовані на обертання у взаємно протилежні сторони і синхронізовані на обертання з однаковою частотою за допомогою шестерень, закріплених по одній на кожному валу, і проміжних шестерень , встановлених на силовий горизонтальній рамі, а вал третього гвинта кинематически пов'язаний з валом принаймні, одного з передніх гвинтів за допомогою шестерень, і по одній встановлених на відповідних кінцях зазначених валів, причому споживач потужності, переважно електрогенератор, кінематично пов'язаний з валом третього гвинта, наприклад, за допомогою сполучної муфти валів.

Горизонтальна силова рама, розташована вище верхньої площині поворотної головки і закріплена на ній за допомогою виносних силових розкосів, а шестерні, принаймні частина з них, і лопаті гвинтів можуть бути виготовлені з капролактаму.

Новими відмітними ознаками є наступні ознаки:

- Енергетичний комплекс містить три кинематически пов'язаних між собою повітряні гвинти, два з яких розташовані попереду поруч один з одним, а третій за ними і звернені фронтально назустріч вітру, що сприяє підвищенню потужності комплексу;

- Вали гвинтів розташовані в одній горизонтальній площині, за рахунок чого усунуто збільшення вертикального розміру активної частини комплексу і збільшення діаметра гвинтів, що сприяє підвищенню міцності лопатей;

- Розташуванням гвинтів в порядку, коли два передніх гвинта розташовані поруч з взаємним перекриттям площин гвинтів і третйй позаду них, збережена величина вертикального розміру комплексу і забезпечена незначність збільшення поперечного горизонтального розміру комплексу при одночасному значному збільшенні ефективності використання енергії вітрового потоку, оскільки більш повно використана його енергія по всьому поперечним перерізом, в тому числі і енергія, неминуче витрачається на непотрібну закручення вітрового потоку попереду розташованими повітряними гвинтами, і підвищення гідравлічного ККД комплексу;

- Винос площині валів гвинтів вище верхньої горизонтальній площині поворотної головки забезпечує більш плавне і спокійне набігання вітрового потоку на лопаті гвинтів, зберігає ламінарними набігає вітрового потоку, зменшує додаткові втрати його енергії при можливому завіхріваніі;

- Виготовлення частини шестерень і лопатей гвинтів з капролактаму сприяє підвищенню механічного ККД кінематичного зв'язку валів і антикорозійного довговічності комплексу, який працює в повітряній атмосфері з неминучою її вологістю.

Фіг. 1 схематично зображено з частковим розрізом вид зверху

Фиг.2 - вид спереду

Енергетичний комплекс трехвальние вітродвигуна містить силову опору (1), встановлену на ній поворотну навколо вертикальної осі головку (2) з укріпленими на ній робочими колесами з профільованими радіальними лопатями (3), кінематично пов'язаний з одним з робочих коліс споживач (4) потужності і обмежувач швидкості обертання робочих коліс, що містить закріплений на поворотній голівці вертикальний кіль (5), а й встановлені за допомогою відповідних консольно-виносних шарнірних кронштейнів аеродинамічний, врівноважені - на вихідний кромці кіля - кермо повороту (6), а на вихідний кромці керма - тріммер (7 ), пов'язаний за допомогою тяги (8) з винесеною за межі обуреного вітрового потоку лопатою (9) управління, закріпленої своєю площиною фронтально до вітру на кінці внесений консолі (10), шарнірно встановленої на поворотній голівці з можливістю відхилення в горизонтальній площині і подпружиненной пружиною ( 11) назустріч вітру, при тому, що комплекс складається з трьох робочих коліс, виконаних у вигляді повітряних гвинтів, вали (12) яких взаємно паралельні, розташовані в одній горизонтальній площині і встановлені на горизонтальній силовій рамі (13), а лопаті - в двох фронтально звернених до вітру, взаємно паралельних площинах (14), причому у двох передніх гвинтів, однакових по діаметру - на передній поверхні, а у третього - в задній площині і при цьому вали передніх гвинтів розташовані на відстані один від одного, меншому діаметру гвинта, їх лопаті звернені в бік сусіднього гвинта, розміщені в проміжках між лопатями сусіднього гвинта, орієнтовані на обертання у взаємно протилежні сторони, і синхронізовані на обертання з однаковою частотою за допомогою шестерень (15) закріплених по одній на кожному валу, і проміжних шестерень (16), встановлених на силовий горизонтальній рамі, а вал третього - заднього гвинта кинематически пов'язаний з валом принаймні одного з передніх гвинтів за допомогою шестерень (17), і по одній встановлених на відповідних кінцях зазначених валів, причому споживач потужності, переважно електрогенератор, (18) кинематически пов'язаний з валом середнього гвинта, наприклад, за допомогою сполучної муфти валів (19). Горизонтальна силова рама розташована вище верхньої площині (20) поворотної головки і закріплена на ній за допомогою виносних силових розкосів (21), а шестерні, принаймні частина з них, і лопаті гвинтів можуть бути виготовлені з капролактаму.

Енергетичний комплекс трехвальние вітродвигуна працює наступним чином.

Вітровий потік набігає на лопаті попереду розташованих гвинтів, обтікає їх і за рахунок своєї кінетичної енергії, обертає їх у взаємно протилежних напрямках згідно орієнтації профілів лопатей. Незважаючи на те, що площині обертання гвинтів взаємно перекривають один одного, це не перешкоджає обертанню гвинтів тому лопаті одного гвинта при обертанні гвинтів синхронізовані на однакові швидкості обертання, проходять через проміжки між лопатями сусіднього гвинта по черзі лопать одного гвинта за лопатою сусіднього, чим досягається додаткове використання енергії закрутки (відкидання) вітрового потоку одним з гвинтів на обертання сусіднього гвинта і часткове випрямлення вітрового потоку , що надходить на лопаті заднього гвинта, який кінематично пов'язаний з споживачем потужності. Оскільки всі три гвинта кинематически пов'язані між собою вони працюють як єдиний ветродвігательний комплекс, більш повно і ефективно використовуючи кінетичну енергію вітрового потоку по всьому його поперечному перерізі.

При цьому вітрової потік, пройшовши через лопаті гвинтів, обтікає кіль, орієнтуючи комплекс на вітер. У разі, коли сила вітру перевищує допустиму, командна лопать відхиляється в сторону за вітром, відхиляючи триммер керма, який в свою чергу відхиляє кермо повороту, за рахунок чого повертається на деякий кут вся поворотна головка спільно з комплексом гвинтів. Гвинти кілька "відвертаються" від вітру, продовжуючи обертання з колишньою частотою, тим самим зменшуються можливі силові навантаження на лопаті при посиленні вітру і згладжується нерівномірність швидкості обертання гвинтів при поривчастої вітру.

Реалізація запропонованого винаходу дозволить створити енергетичний комплекс трехвальние вітродвигуна, порівняно нескладного по конструкції, з підвищеними потужністю, гідравлічним ККД і довговічністю, зі зменшеними розмахом лопатей і площі поперечного перерізу використовуваного вітрового потоку, раціонально придатного при експлуатації слабомощна споживачів.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Енергетичний комплекс трехвальние вітродвигуна, що містить силову опору, встановлену на ній поворотну навколо вертикальної осі головку з укріпленими на ній робочими колесами з профільованими радіальними лопатями, кінематично пов'язаний з одним з робочих коліс споживач потужності і обмежувач швидкості обертання робочих коліс, що містить закріплений на поворотній голівці вертикальний кіль, а й встановлені за допомогою відповідних консольно-виносних шарнірних кронштейнів аеродинамічний врівноважені на вихідний кромці кіля - кермо повороту, а на вихідний кромці керма - тріммер, пов'язаний з лопатою управління, закріпленої своєю площиною фронтально до вітру на кінці внесений консолі, шарнірно встановленої на поворотній голівці з можливістю відхилення в горизонтальній площині і подпружиненной пружиною назустріч вітру, який відрізняється тим, що комплекс складається з трьох робочих коліс, виконаних у вигляді повітряних гвинтів, вали яких взаємно паралельні, розташовані в одній горизонтальній площині і встановлені на горизонтальній силовій рамі, а лопаті - в двох фронтально звернених до вітрового потоку паралельних площинах, причому у двох сусідніх гвинтів, однакових по діаметру, - на передній поверхні, а у третього - в задній площині, і при цьому вали передніх гвинтів розташовані на відстані один від одного, меншому діаметру гвинта, їх лопаті звернені в бік сусіднього гвинта, розміщені в проміжках між лопатями сусіднього гвинта, орієнтовані на обертання у взаємно протилежні сторони і синхронізовані на обертання з однаковою частотою за допомогою шестерень, закріплених по одній на кожному валу, і проміжних шестерень, установлених на силовий горизонтальної рамі, а вал третього - заднього гвинта кинематически пов'язаний з валом принаймні одного з передніх гвинтів за допомогою шестерень, і по одній, встановлених на відповідних кінцях валів, причому споживач потужності кинематически пов'язаний з валом третього гвинта.

2. Енергетичний комплекс по п.1, що відрізняється тим, що горизонтальна силова рама розташована вище верхньої площині поворотної головки і закріплена на ній за допомогою виносних силових розкосів.

3. Енергетичний комплекс по п.1, що відрізняється тим, що частина шестерень і лопаті гвинтів виготовлені з капролактаму.

Версія для друку
Дата публікації 31.01.2007гг

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