| 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) | |||
Навігація: => | На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2267647
Ветродвігатель з лопатами "БАНАН", СПОСІБ РЕГУЛЮВАННЯ ЧАСТОТИ
ОБЕРТАННЯ ВІТРОТУРБІНИ
Ім'я винахідника: Хозяїнов Борис Петрович (RU); Хозяїнов Денис Борисович (RU); Лобанова Мілена Борисівна
Ім'я патентовласника: Хозяїнов Борис Петрович (RU); Хозяїнов Денис Борисович (RU); Лобанова Мілена Борисівна
Адреса для листування: 650026, г.Кемерово, вул. Весняна, 28, Кузбаський державний технічний університет, патентний відділ
Дата початку дії патенту: 2004.04.19
Винахід відноситься до області вітроенергетики, зокрема до вітродвигуна з вертикальною віссю обертання. Технічний результат полягає в підвищенні коефіцієнта використання енергії вітру лопатями вітротурбіни з вертикальною віссю обертання за рахунок застосування нового профілю лопаті і нового способу генерування енергії та ефективного регулювання частоти обертання вітротурбіни і величини крутного моменту. Вітродвигун містить обертову вітротурбіну, лопаті якої виконані у вигляді аеродинамічних профілів, де кожен профіль лопаті вітротурбіни виконаний симетричним і утворений двома плавними кривими різного ступеня кривизни одного знака, при цьому вісь симетрії проходить по середині довжини профілю лопаті вітротурбіни. Причому кожна лопать складається з двох або декількох частин, з'єднаних між собою вертикальними шарнірами з можливістю примусового повороту будь-якій частині лопаті. Крім того, розроблений новий спосіб регулювання частоти обертання вітротурбіни, в якому лопаті вітротурбіни при зміні швидкості вітру радіально переміщують, змінюючи відстань між лопатою і віссю обертання вітротурбіни, а при ураганах примусово наближають лопаті до осі обертання вітротурбіни і розгортають навколо вертикальної осі лопаті, утворюючи з лопатей легкообтекаемую поверхню.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до області вітроенергетики, зокрема до вітродвигуна, і може бути використано для отримання механічної та електричної енергії. Відома лопать вітроколеса, що містить перо, поперечний переріз якого виконано у вигляді обтічного профілю з відігнутим носком на вітряної сторони, профіль виконаний у вигляді еліпсоїда обертання, а навітряна сторона - у вигляді кривої, що описується функцією щільності логарифмічно нормального розподілу (див. SU, 1740767 A1 , кл. F 03 D 1/06, 15.06.1992).
Недоліком цієї лопаті є те, що вона трохи ефективна в умовах мінливого напрямку руху повітряного потоку.
Відома вітряк, що містить ротор, змонтований на підшипниках у верхній і нижній нерухомих опорах. Верхня і нижня опори пов'язані між собою за допомогою радіально розташованих лопаток, а ротор оснащений верхнім і нижнім дисками, які з'єднані трьома лопатями, що мають симетричне перетин, із закругленою передньою і загостреною задньою крайками (див. US, 4162410 А, кл. F 03 D 9 / 00, 1979).
Недоліком цієї вітряка є те, що її лопаті мають закруглену передню і загострену задню кромки, що не може бути ефективно в умовах мінливого напрямку руху повітряного потоку по відношенню до самої лопаті.
Найбільш близьким за технічною сутністю до заявляється пристрою є обраний в якості прототипу вітродвигун, що містить обертову вітротурбіну, лопаті якої виконані у вигляді аеродинамічних профілів, де вхідні закруглена кромка лопаті розташована на більшій відстані від осі обертання турбіни, ніж задня загострена кромка, при цьому зовнішня грань лопаті утворює оптимальний кут атаки зі зміненим напрямком руху повітряного потоку (див. RU, 7453 U1, кл. F 03 D 3/04, 16.08.1998).
Недоліком цього пристрою є те, що лопаті вітротурбіни мають фіксовані щодо самої лопаті вхідну і вихідну кромки. Це заважає ефективно використовувати енергію вітру при застосуванні таких лопатей в вітродвигуна з вертикальною віссю обертання вітротурбіни, так як лопата, перебуваючи з навітряного і з підвітряного сторін, змінює вхідні кромку на вихідну, а вихідну - на вхідну по відношенню до напрямку руху повітряного потоку. При цьому, перебуваючи з підвітряного боку вітротурбіни, лопать перешкоджає її обертанню.
Єдиний технічний результат полягає в підвищенні коефіцієнта використання енергії вітру лопатями вітротурбіни з вертикальною віссю обертання за рахунок застосування нового профілю лопаті і нового способу генерування енергії та ефективного регулювання частоти обертання вітротурбіни і величини крутного моменту.
Зазначений технічний результат досягається тим, що у відомому вітродвигунів, що містить обертову вітротурбіну з вертикальною віссю обертання, лопаті якої виконані у вигляді аеродинамічних профілів, де вхідні закруглена кромка лопаті розташована на більшій відстані від осі обертання турбіни, ніж задня загострена кромка, при цьому зовнішня грань лопаті утворює оптимальний кут атаки зі зміненим напрямком руху повітряного потоку і поворотні щити, екранують лопаті, згідно винаходу, профіль лопаті вітротурбіни виконаний симетричним і утворений двома плавними кривими різного ступеня кривизни одного знака, при цьому вісь симетрії проходить посередині довжини профілю лопаті вітротурбіни.
Кожна лопать складається з двох або декількох частин, з'єднаних між собою вертикальними шарнірами з можливістю примусового повороту будь-якій частині лопаті.
Відомий спосіб регулювання частоти обертання ротора турбіни вітродвигуна, в якому поворотні щити, екранують лопаті при посиленні вітру, повертаються і частково прикривають лопаті, що дозволяє регулювати частоту обертання валу, а при буремних вітрах поворотні щити повністю замикають між собою, перегороджуючи шлях вітру до лопат ( см. SU, 1257275 А1, кл. F 03 D 3/00, 15.09.1986).
Недоліком такого способу регулювання частоти обертання ротора є те, що він малоефективний, а при ураганних вітрах створюється велика вітрове навантаження спочатку на поворотні щити, які передають її на стійки підтримуючої конструкції.
Вищевказаний технічний результат досягається тим, що в способі регулювання частоти обертання ротора турбіни вітродвигуна, в якому поворотні щити, екранують лопаті при посиленні вітру повертаються і частково прикривають лопаті, що дозволяє регулювати частоту обертання валу, а при буремних вітрах поворотні щити повністю замикають між собою, перегороджуючи шлях вітру до лопат, відповідно до винаходу лопаті вітротурбіни при зміні швидкості вітру радіально переміщують, змінюючи відстань між лопатою і віссю обертання вітротурбіни, а при ураганах примусово наближають лопаті до осі обертання вітротурбіни і розгортають навколо вертикальної осі лопаті, утворюючи з лопатей легкообтекаемую поверхню.
 |  |
 | На фіг.1 зображена схема вітродвигуна в плані з ветронаправляющімі екранами і вітротурбіни з лопатями "Банан". (Пунктирною лінією показано положення свободноповорачівающіхся ветронаправляющіх екранів при зміні напрямку вітру на 90 °). На фіг.2 зображено схема вітродвигуна в плані з ветронаправляющімі екранами і вітротурбіни з лопатями "Банан", що утворюють легкообтекаемую поверхню при ураганних потоках вітру. (Пунктирною лінією показано положення лопатей "Банан" в робочому режимі). На фіг.3 зображена лопать вітротурбіни "Банан". Вітродвигун з лопатями "Банан" містить вітротурбіну 1 з вертикальною віссю обертання 2, лопаті 3, вертикальну вісь 4 повороту частин лопаті 3, напрямні 5 переміщення лопаті 3, ветронаправляющіе екрани 6 і осі повороту 7 ветронаправляющіх екранів 6. |
Вітродвигун працює наступним чином. При появі вітру повітряний потік 8 направляється до вітротурбін 1 через ветронаправляющіе екрани 6, які збільшують швидкість вітру і концентрують його потік на лопатях 3 вітротурбіни 1. Поворот вітротурбіни 1 на 180 ° змінює вхідні кромку лопаті 3 на вихідну і, навпаки, вихідну крайку на вхідні . Однак така зміна не впливає на роботу лопатей 3, так як вони симетричні.
Наявність шарніра, розташованого на осі симетрії лопаті 3, дозволяє примусово повертати половинки лопаті 3 відносно один одного і змінювати загальну кривизну лопаті 3 і її кут атаки, що дозволить регулювати ефективність роботи лопаті 3 в змінюваному у напрямку і силі вітровому потоці. Причому поворот половинок лопаті 3 може виробляти як одночасно, так і кожну половинку окремо. При ураганних поривах вітру 9 лопаті 3 вітротурбіни 1 переміщують по радіальних напрямних 5 до осі обертання 2 вітротурбіни 1 і розгортають навколо власної осі обертання 4 лопаті 3, утворюючи легкообтекаемую поверхню.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. вітрових турбін, що містить обертову вітротурбіну з вертикальною віссю обертання, лопаті якої виконані у вигляді аеродинамічних профілів, де вхідні закруглена кромка лопаті розташована на більшій відстані від осі обертання турбіни, ніж задня загострена кромка, при цьому зовнішня грань лопаті утворює оптимальний кут атаки зі зміненим напрямком руху повітряного потоку, і поворотні щити, екранують лопаті, що відрізняється тим, що профіль лопаті вітротурбіни виконаний симетричним і утворений двома плавними кривими різного ступеня кривизни одного знака, при цьому вісь симетрії проходить по середині довжини профілю лопаті вітротурбіни.
2. Ветродвігатель по п.1, що відрізняється тим, що кожна лопать складається з двох або декількох частин, з'єднаних між собою вертикальними шарнірами з можливістю примусового повороту будь-якій частині лопаті.
3. Спосіб регулювання частоти обертання ротора турбіни вітродвигуна, в якому поворотні щити, екранують лопаті при посиленні вітру повертаються і частково прикривають лопаті, що дозволяє регулювати частоту обертання валу, а при буремних вітрах поворотні щити повністю замикають між собою, перегороджуючи шлях вітру до лопат, відрізняється тим, що лопаті вітротурбіни при зміні швидкості вітру радіально переміщують, змінюючи відстань між лопатою і віссю обертання вітротурбіни, а при ураганах примусово наближають лопаті до осі обертання вітротурбіни і розгортають навколо вертикальної осі лопаті, утворюючи з лопатей легкообтекаемую поверхню.
Версія для друку
Дата публікації 31.01.2007гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.