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 RU2248463

Пірамідальних вітряного двигуна

Ім'я винахідника: Степанчук Аркадій Миколайович
Ім'я патентовласника: Степанчук Аркадій Миколайович
Адреса для листування: 85485, Донецька обл., М Українськ, вул. Жовтнева, 2а, А.Н.Степанчуку
Дата початку дії патенту: 2003.03.20

Винахід відноситься до області вітроенергетики і може бути використано для перетворення енергії повітряного природного потоку (вітру) в механічну і електричну енергії. Технічний результат полягає в значному підвищенні коефіцієнта корисної дії (ККД) двигуна. Вітряний двигун містить вісь обертання і лопаті, закріплені на ній, при цьому лопаті виконані у вигляді системи з трьох пірамід з утворенням верхнього і нижнього ярусів.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до вітроенергетики і призначене для перетворення енергії повітряного природного потоку (вітру) в механічну і електричну енергії.

Існуючі аналоги вітряних двигунів з віссю обертання ротора, перпендикулярної напрямку вітру, (МПК F 03 D 3/00) не можуть конкурувати за одиничною потужністю вітроелектроустановок (ВЕУ) з вітродвигуни, вісь обертання ротора яких збігається з напрямком вітру (тобто з пропелерними - МПК F 03 D 1/00), і тому в даний час менш поширені (див. [1], с.76) з наступних причин.

Хоча вони приводяться в дію вітрами будь-якого напрямку і не потребують системах орієнтації на вітер як пропелерні, до того ж не потрібно влаштовувати вежі складної конструкції; не треба передбачати струмознімальних механізм, щоб не закручується кабель; не треба будувати високі вежі, автори винаходів вітродвигунів з вертикальною віссю, по всьому видно, не досить добре уявляють, як їх винайдені конструкції поводяться при роботі в повітряному середовищі. А це виявилося дуже істотно!

Так, ветроустановка - аналог [2], найбільш близький до мого винаходу, містить центральну вертикальну вісь і закріплені на ній увігнуті крила з подкрилкамі. Метою даного винаходу було підвищення ККД двигуна. Однак повною мірою вона не могла бути досягнута з тієї причини, що, перш за все, містила чотири крила. Мої досліди показали, що вже цього моменту (нагромадження лопатей) досить, щоб такий двигун з будь-якими конструкціями лопатей, через наявного аеродинамічного опору, працював неефективно. Навіть при середньому вітрі гальмуючий, паразитний ефект спостерігається на власні очі.

Інша вітроустановка - аналог [3] і близький до мого винаходу. Тут три штанги (що є оптимальним), але три кулясті чаші, встановлені на їх кінцях, утворили проміжок між ними, в який вітер і проникає і "б'є" в третю лопать, роблячи значний аеродинамічний опір при роботі такого вітродвигуна. В цьому є відмінна помилка всіх конструкцій, що базуються на "коромислах": створюються плечі між центральною віссю і осями лопатей, а й створюється "проран", в який спрямовується вітер і стає марним, паразитних.

Аналізуючи обидва ці аналога, слід визнати, що якщо взяти у них позитивні моменти: кріплення лопатей безпосередньо на вертикальну вісь, при цьому їх повинно бути не більше і не менше трьох, як у другого аналога, то виходить конструкція вітродвигуна, близька до оптимальної.

Але потрібно ще врахувати, що кожна лопать повинна бути ефективним улавливателем вітрової механічної енергії, максимальним її зберігач, легко рушати з місця, швидко набирати частоту обертання в початковій стадії розкрутки.

Метою винаходу є значне підвищення коефіцієнта корисної дії (ККД) за рахунок більш ефективного уловлювання і концентрації енергії повітряного потоку і зменшення аеродинамічного опору.

	Суть винаходу більш докладно пояснюється на фіг.1-4. На фіг.1 зображена загальна схема вітроенергетичної установки (ВУ), на фіг.2 зображено лопаті на осі, на фіг.3 - вид зверху, а на фіг.4 - варіант ярусного виконання вітродвигуна. Зображені на фігурах елементи мають загальну цифрову нумерацію. Трубчаста вісь 1 вітродвигуна в шарнірних з'єднаннях 2 і 3 спирається на підшипниковий блок 4 і фіксується верхнім підшипником 5. Опора 6, в свою чергу, фіксує їх в своїх гніздах і сама не зварена, а на болтах, чим забезпечується її міцність. Ротор вітродвигуна утворюється з прикріплених до вертикальної осі 1 трьох лопатей 7, встановлених під кутом 120 ° один до одного (фіг.3) і виконаних у вигляді порожніх чотиригранних пірамід. Кожна піраміда прикріплена до осі 1, що має отвори, болтами таким чином, що одна сторона підстави 8 (фіг.2) кожної піраміди прилягає паралельно і впритул до згаданої осі 1, або таким чином, що ділянку вертикальної осі є спільною стороною кожної піраміди. Висота h кожної піраміди і довжина сторони 8 знаходяться в співвідношенні 0.5: 1.0. Більше не можна робити, бо виступає частина кожної піраміди буде затуляти порожнисту внутрішню частину сусідньої пірамідальної лопаті, і менше робити не бажано - знижується ККД вітроустановки.

Між собою три пірамідальні лопаті знизу і зверху повинні скріплюватися горизонтальними балками 14 і 15, а кожна лопать забезпечуватися тросової хрестовиною 16 і проходить через її центр і вершину стрижнем 17, на який зручно в процесі експлуатації класти підмостки, що забезпечить обслуговування лопатей (ремонт, фарбування і т.д.). Крім того, балки 14 є ще опорами для 3-пірамідальних лопатей верхнього ярусу. Отже, вітродвигун може бути як одноярусні, так і двоярусним (фіг.4). Ярусність дозволяє значно поліпшити тягові характеристики пірамідального вітрового двигуна, бо кожна з шести лопатей вже буде через 60 °, а не через 120 °, коли при одному ярусі. Оскільки вісь загальна, то найменший вітерець і турбіна заробила. Однак така двох'ярусна конструкція вітродвигуна потребують забезпечення її системою гасіння коливань опори або вишки при шквальних вітрах. Таку систему я винайшов, і в даний час готую заявку на винахід для подачі її в патентне відомство.

Внутрішня порожниста частина 9 кожної пірамідальної лопаті разом з прилеглою до неї стороною 10 сусідньої лопаті утворюють пристрій, який вловлює вітрової потік, концентрує його в даній зоні і утворює аеродинамічний ефект: потужний натиск-поштовх.

Виступаючі ж частини (верхня 11, нижня 12 і бічна 13) кожної лопаті є досить ефективними відбивачами, тобто розсікають і оптимально відхиляють вітрової турбулентний потік геть, надаючи незначний аеродинамічний афект (опір) при русі вітродвигуна в ньому.

Все це значно підвищує його ККД в порівнянні з до теперішнього часу відомими людству вітроагрегатами, що перетворюють вітрову енергію в механічну, робить пірамідальний вітряний двигун (ПВД) переважаючим їх за всіма параметрами, тобто ставить його поза конкуренцією. Для людства це рівносильно винаходу колеса!

Крім того, ПВД - це швидкохідний турбіна з великим крутним моментом, стало бути, не завжди потрібно застосовувати мультиплікатор. Необхідну швидкість обертання валу електрогенератора або насоса він зможе забезпечити, значно підвищуючи ККД ВЕУ.

ПВД в конструктивному виконанні простий, компактний, не потрібна велика точність і можна використовувати будь-які матеріали при виготовленні, в рази три економічніше за матеріальними витратами в порівнянні з вітродвигуни близьких аналогів і вітряних двигунів взагалі.

ВЕУ з ПВД можна встановлювати на землі, між поверхами, над дахом будинку (цеху) або на спеціальній вишці (опорі), аби було дотримано умову: він завжди повинен знаходитися "на семи вітрах", де руху повітряного потоку не перешкоджають складки місцевості або штучні споруди. Значить, обслуговувати їх, в більшості випадків, значно легше і дешевше.

ВЕУ з ПВД можуть бути значно працездатніші в порівнянні з близькими аналогами і вітродвигуни взагалі. Для них не буде проблемою приводити в дію електрогенератори в 10 і більше тисяч кВт. Тоді як, згідно з повідомленнями ЗМІ, з нині існуючих ВЕУ найбільша діє в ФРН. Її потужність 2,5 тис. КВт, діаметр ротора і висота вежі 80 м.

В даний час проектується ВЕУ до 3-5 тис. КВт за рахунок збільшення довжини пропелерних лопатей і висоти вежі установки, але їм ніколи не взяти рубіж у виробленні 10 тис. КВт. ВЕУ ж, побудовані на основі ПВД, не тільки будуть здатні його взяти, але і перевершать його. Адже вони можуть розвиватися не по вертикалі, а по горизонталі. Варіанти конструктивних рішень таких вітроелектростанцій з ВЕУ на ПВД я можу надати.

ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ

1. Стаття "Час великої вітроенергетики", журнал "Електричні станції". №1. 2003 року, Росія.

2. Опис винаходу до патенту №2009371, кл. F 03 D 3/00, Росія.

3. Опис винаходу до патенту №2067691, кл. F 03 D 3/00, Росія.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Вітряний двигун, що містить вісь обертання з закріпленими на ній лопатями, що відрізняється тим, що лопаті виконані у вигляді системи з трьох пірамід з утворенням верхнього і нижнього ярусів.

2. Вітряний двигун по п.1, що відрізняється тим, що кожна лопать верхнього ярусу розташована щодо кожної лопаті нижнього ярусу під кутом 60 °

Версія для друку
Дата публікації 02.02.2007гг

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