| 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 RU2220320
Вихрові лопаті Шепталин
Ім'я винахідника: Шепталин Олександр Валентинович
Ім'я патентовласника: Шепталин Олександр Валентинович
Адреса для листування: 454071, Челябінськ, вул. Шуменська, 10, кв.83, А.В.Шепталіну
Дата початку дії патенту: 2001.08.29
Винахід відноситься до вітроенергетики і може бути використано в конструкціях гвинтів роторів вітряних двигунів. Технічний результат, що полягає в збільшенні інтенсивності ефекту перерозподілу повної енергії вітрового потоку за рахунок забезпечення умов освіти у внутрішній порожнині лопаті обертаються вихрових потоків, забезпечується за рахунок того, що в лопаті, виконаної у формі направляє оперення, відповідно до винаходу оперення виконано з переважаючим одностороннім розширенням від кінцевій частині і містить базову віхреобразующую порожнину і, як мінімум, одну, розташовану у внутрішній частині лопаті, ориентирующую віхреобразующую порожнину, при цьому зовнішні поверхні направляючого оперення і базової віхреобразующей порожнини є плавно сполучаються частинами загальної конусоподібної поверхні.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до вітроенергетики і може бути використано в конструкціях гвинтів роторів вітряних двигунів.
Відомо ветроколесо Ювенала, що містить дві зігнуті і нахилені до горизонтальної осі обертання лопаті, вигнуті по конічної спіралі, що мають округлені кромки та з'єднані між собою з утворенням двухзаходная S-образного шнека (1).
Недолік відомого технічного рішення полягає в тому, що ефективність вітроколеса, обумовлена реактивними струменями, що випливають з вітроколеса в напрямках, зворотних обертанню, залежить тільки від швидкісного напору вітряного потоку, так як лопаті вітроколеса Ювенала не містять елементів саморегулюючої системи обертання. Наявність цього недоліку обмежує використання располагаемой потужності при невеликому вітрі і підвищує вимоги до міцності конструкції вітроколеса при великих поривах вітру.
Найбільш близьким технічним рішенням, обраним як прототип, є гвинт Белашова (2), що містить приводний вал з порожнистої втулкою і розміщений у втулці механізм синхронізації оптимального обертання. Кожна лопать гвинта забезпечена встановленим в кінцевий її частини обтічним напрямних оперенням з внутрішньою порожниною, віссю обертання, закріпленої в лопаті, і підпружиненим обтічним закрилком, встановленим на осі обертання. Механізм синхронізації забезпечений пружними з двох сторін муфтами зчеплення, що зв'язують осі лопатей з приводним валом.
Недолік відомого гвинта Белашова полягає в тому, що в разі застосування його в якості гвинта вітряного двигуна ефективність, обумовлена дією відразливою сили, яка буде прикладена від зовнішнього підстави саморегулюючого закрилка і спрямована в протилежний бік крутного моменту гвинта, залежить тільки від швидкісного напору вітряного потоку, так як лопаті гвинта Белашова не містять елементів саморегулюючої системи обертання від дії відразливою сили. Наявність цього недоліку обмежує використання располагаемой потужності при невеликому вітрі.
Мета пропонованого технічного рішення - підвищення коефіцієнта використання енергії слабких вітрових потоків і обмеження частоти обертання лопаті при сильних вітрових потоках за рахунок інтенсифікації ефекту перерозподілу повної енергії вітряного потоку шляхом забезпечення умов освіти у внутрішній порожнині лопаті вихрових потоків.
Поставлена мета досягається тим, що лопать містить обтічне направляє оперення з переважаючим одностороннім розширенням від кінцевій частині до осі обертання лопаті, базову віхреобразующую порожнину і, як мінімум, одну, розташовану у внутрішній частині лопаті, ориентирующую віхреобразующую порожнину, при цьому зовнішні поверхні обтічного направляючого оперення і базової віхреобразующей порожнини є плавно сполучаються частинами загальної конусоподібної поверхні.
Порівняльний аналіз з прототипом показує, що заявляється лопать відрізняється тим, що обтічне направляє оперення виконано з переважаючим одностороннім розширенням від кінцевій частині до осі обертання лопаті і містить базову віхреобразующую порожнину і, як мінімум, одну, розташовану у внутрішній частині лопаті, ориентирующую віхреобразующую порожнину, при цьому зовнішні поверхні обтічного направляючого оперення і базової віхреобразующей порожнини є плавно сполучаються частинами загальної конусоподібної поверхні.
Таким чином, заявляється технічне рішення відповідає критерію винаходу "новизна".
Порівняння заявляється рішення не тільки з прототипом, але і з іншими технічними рішеннями в даній галузі техніки дозволило виявити в ознаки, що відрізняють заявляється рішення від прототипу, що дозволяє зробити висновок про відповідність критерію "суттєві відмінності".
 |
 |
Винахід пояснюється кресленнями, на яких на фіг.1 зображений один з можливих варіантів конструкції лопаті; на фіг.2 - розріз А-А на фіг.1.
Лопать (фіг. 1) містить обтічне направляє оперення 1, що має внутрішні поверхні входу потоку 2 і сходу потоку 3, а й зовнішні поверхні входу потоку 4 і сходу потоку 5; базову віхреобразующую конусоподібну порожнину 6; ориентирующую віхреобразующую порожнину 7.
Лопаті працює наступним чином
При набіганні повітряного вітрового потоку на лопать відбувається профільне обтікання повітряними частками як внутрішньої, так і зовнішньої її поверхонь. При цьому лопать, що має несиметричні по вертикальній осі поперечні профільні перетину з кутами атаки, залежними від кута установки лопаті, надає рівноваги вплив (1, с. 73) набігаючого на неї вітрового потоку, обумовлюючи тим самим різницю тисків між внутрішньою і зовнішньою поверхнями обтічного направляючого оперення 1, а відповідно, і виникнення аеродинамічних сил (1, с. 75), які обумовлюють обертання лопаті.
З огляду на вищевикладене, розглянемо процеси обурює впливу при обтіканні повітряним вітровим потоком внутрішньої і зовнішньої поверхонь лопаті.
Обтікання повітряними частинками вітрового потоку внутрішньої поверхні лопаті починається з поверхні входу потоку 2. Повітряні частинки, що потрапили на поверхню входу потоку 2, відбиваються від неї і далі, по поверхні сходу потоку 3, стікають за межі лопаті. Від впливу повітряних частинок на поверхню входу потоку 2 виникають відразливі сили, що призводять лопать в рух навколо осі обертання, в напрямку, протилежному стеканию повітряних частинок з поверхні сходу потоку 3. При цьому рух повітряних частинок по поверхнях входу потоку 2 і сходу потоку 3 відбувається по криволінійної траєкторії, обумовленою формою обтічного направляючого оперення 1. Це, в свою чергу, зумовлює виникнення в потоці рухомих повітряних частинок - відцентрових (масових) сил, що перетворюються в поверхневі (статичний тиск), які створюють додаткові зусилля, що впливають на внутрішню поверхню обтічного направляючого оперення 1, сприяючи тим самим обертанню лопаті з утворенням повітряних реактивних струменів, що виходять за межі кордону поверхні сходу потоку 3, що в кінцевому рахунку підвищує ефективність лопаті при слабких вітрових потоках. Започаткували обертальний рух лопаті призводить до часткового з тангенціальною складової зміщення повітряних частинок по поверхні входу потоку 2 до сполученої з нею базової віхреобразующей порожнини 6. Потік зміщених повітряних частинок, які досягли базової віхреобразующей порожнини 6, впливає на частки повітряних мас, що заповнюють її обсяг, і утворює з ними сумарний обертовий вихровий потік. У сумарному обертається вихровому потоці виникають відцентрові сили, перетворюються в поверхневі, що створюють в свою чергу, підвищений, що посилюється за рахунок ефекту перерозподілу повної енергії в потоці (3, с. 447), тиск у верхній області базової віхреобразующей порожнини 6. При слабких вітрових потоках вихровий потік, виходячи за рахунок осьової складової швидкості за межі базової віхреобразующей порожнини 6, надає початкове вплив в області зони її сполучення з внутрішньою поверхнею обтічного направляючого оперення 1. в результаті в зоні сполучення створюються додаткові зусилля, що діють на поверхню входу потоку 2, що сприяють обертанню лопаті, з утворенням стікали за кордон поверхні входу потоку 2 вихідних повітряних реактивних струменів, що і сприяє підвищенню ефективності лопаті. При цьому послаблює зустрічним впливом повітряних частинок вихрового потоку на оточуючі поверхню виходу потоку 3 повітряні струмені основного потоку можна знехтувати, тому що величина площі поверхні виходу потоку 3 в зоні сполучення значно менше величини площі поверхні входу потоку 2. При збільшенні швидкості вітрового потоку, вихровий потік у вигляді вихрового шнура (3, с. 12) виходить за межі області зони сполучення базової віхреобразующей порожнини 6 з внутрішньою поверхнею обтічного направляючого оперення 1, надаючи рівноваги вплив на повітряні частинки основного вітрового потоку, які огинають його, не потрапляючи на внутрішню поверхню обтічного направляючого оперення 1, що призводить до обмеження по вертикальній осі лопаті робочої частини внутрішньої поверхні обтічного направляючого оперення 1 і відповідно до обмеження зростання швидкості обертання лопаті. При подальшому збільшенні швидкості вітрового потоку, а відповідно, і швидкості обертання лопаті траєкторія вертикального переміщення вихрового шнура під дією зустрічного потоку повітря в площині осі обертання лопаті згинається, переходить в криволінійну. Зростаючий вихровий шнур відхиляється і йде в площині обертання лопаті з внутрішньої поверхні обтічного направляючого оперення 1, тим самим обмежується ступінь його впливу, що обурює на вітровий потік в залишилася робочої частини внутрішньої поверхні обтічного направляючого оперення 1, де аналогічно вищеописаному діє вихровий шнур орієнтує віхреобразующей порожнини 7, встановленої в зоні переходу траєкторії вихрового шнура базової віхреобразующей порожнини 6 з прямолінійною на криволінійну траєкторію і надає рівноваги вплив на решту робочу частину внутрішньої поверхні обтічного направляючого оперення 1, що призводить до максимального зниження зростання швидкості обертання лопаті при подальшому збільшенні швидкості вітрового потоку.
Обтікання повітряними частинками вітрового потоку зовнішньої поверхні лопаті відбувається по криволінійній траєкторії, обумовленою формою обтічного направляючого оперення 1, і починається з поверхні входу потоку 4. При цьому на початковому (конфузорно - 3, с. 187) ділянці поверхні входу потоку 4 потік рухомих повітряних частинок прискорюється і відбувається зниження тиску, що досягає мінімального значення в зоні сполучення поверхні входу потоку 4 з поверхнею сходу потоку 5, що сприяє обертанню лопаті. Далі, на початковому (дифузорному - 3, с. 187) ділянці на поверхні сходу потоку 5 відбувається відрив прикордонного шару потоку рухомих частинок повітря, що супроводжується збільшенням тиску на поверхню сходу потоку 5, що і сприяє обертанню лопаті.
ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ
1. А.с. СРСР 1834416, кл. F 03 D 1/06, опубл. 20.11.95 р
2. Патент РФ 2046996, кл. 6 F 03 D 7/00, опубл. 27.10.95 р (прототип).
3. М.Є. Дейч. Технічна газодинаміка. М., "Енергія", 1974 г.
4. Коментарі до Російському патентного законодавства (довідковий посібник патентознавців і винахідників), СП-2, Роспатент - ВНІІГПЕ, М., 1994 р
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Лопата, що містить обтічне направляє оперення, що відрізняється тим, що обтічне направляє оперення виконано з переважаючим одностороннім розширенням від кінцевій частині до осі обертання лопаті і містить базову віхреобразующую порожнину, при цьому зовнішні поверхні обтічного направляючого оперення і базової віхреобразующей порожнини є плавно сполучаються частинами загальної конусоподібної поверхні.
2. Лопата по п.1, що відрізняється тим, що містить як мінімум одну, розташовану у внутрішній частині лопаті, ориентирующую віхреобразующую порожнину.
Версія для друку
Дата публікації 02.02.2007гг
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.