| 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 RU2105190
вітроколіс
Ім'я винахідника: Петров Ю.С.
Ім'я патентовласника: Північно-Кавказький державний технологічний університет
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1996.01.09
Використання: як в стаціонарних, так і рухомих системах, що використовують енергію вітру. Суть винаходу: вітроколесо, що включає лопаті і нерухому вісь, додатково забезпечено рухомими осями, закріпленими на нерухомої осі, і фіксаторами, жорстко встановленими на кожній лопаті і рухомий осі з можливістю повороту лопаті на кут (0-90) o щодо цієї осі, причому на діаметрально розташованих лопатях фіксатори спрямовані в протилежні сторони.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до вітроенергетики, зокрема до конструкції вітроколеса, і може бути використано при розробці вітрогенераторів або вітродвигунів.
Відомо ветроколесо [1], що містить вертикальну стійку з траверсами, закріплені на них вертикальні профільовані лопаті і фіксуючий пристрій.
Недоліком цього вітроколеса є те, що його конструкція не дозволяє змінювати параметри колеса для збільшення ККД безперервно в процесі його обертання, а й не дає можливості вибору і реалізації оптимального режиму енергоустановки відповідно до безперервно мінливими зовнішніми факторами (швидкість вітру, його напрямок і ін. ).
Найбільш близькою до заявляється вітроколеса є конструкція вітроколеса ВБЛ-3, що містить три лопаті з листової сталі, укріплені в ступиці за допомогою кулькових підшипників. Положення лопатей може регулюватися поворотом щодо поздовжньої осі від 7 до 2 o. При регулюванні лопаті жорстко закріплюють в тому чи іншому положенні. Регулювання здійснюють з метою створення оптимальних умов роботи вітроколеса, збільшення його ККД.
Недоліком такого технічного рішення є те, що регулювання здійснюють у вузьких межах; воно відповідає якомусь одному режиму установки, певного комплексу аеродинамічних чинників. При зміні цих факторів параметри регулювання входять з ними в протиріччя і не забезпечують оптимальної роботи енергоустановки.
Завданням технічного рішення є підвищення ККД вітроколеса за рахунок найбільш повного використання енергії вітру, а й підвищення експлуатаційних властивостей вітроустановки і надійності її роботи.
Технічний результат полягає в створенні додаткового ступеня свободи, за рахунок можливості повороту лопаті відносно власної осі в процесі обертання колеса.
Цей технічний результат досягається тим, що відоме ветроколесо, що включає лопаті і нерухому вісь, додатково забезпечено рухомими осями, закріпленими на нерухомої осі, і фіксаторами, жорстко встановленими на кожній лопаті і рухомий осі з можливістю повороту лопаті на кут (0-90) o щодо цієї осі, причому на діаметрально розташованих відносно нерухомої осі лопатях фіксатори спрямовані в протилежні сторони.
За рахунок такого розташування фіксаторів поворот лопатей можливий в протилежних напрямках, на одній половині осі - за годинниковою стрілкою, а на іншій-проти. Осей може бути дві або більше, що визначається, зокрема, розміром лопатей. При будь-якому напрямку вітру колесо обертається в одну і ту ж сторону, яка визначається напрямом фіксаторів.
 |
Така конструкція дозволяє підвищити ККД, найбільш повно використовувати енергію вітру, підвищити безпеку і надійність вітроустановки. Сутність установки пояснюється кресленням, на якому схематично зображено ветроустановка, яка складається з нерухомої осі 1, закріпленої у підстави 2 за допомогою тросів 3. У вершини нерухомої осі 1 закріплені з можливістю обертання навколо неї рухливі осі 4, 5, на яких попарно розміщені лопаті 6 , 7, 8, 9 з жорстко закріпленими фіксаторами 10, 11, 12, 13. Лопаті 6, 7, 8, 9 закріплені таким чином, що можуть повертатися навколо своєї осі на кут до 90 o. |
ВІТРОВЕ КОЛЕСО працює наступним чином
При напрямку вітру по стрілці F (див. Креслення), він дме паралельно осі 5, і на лопаті 12, 13 не діють сили, які могли б створити крутний момент. Момент, що обертає створюють сили вітру, що діють на лопаті 6, 7, причому на лопать 6 діє сила F, яка прагне повернути вісь 4 за годинниковою стрілкою, а на лопать 7 діятиме сила f (вказана на кресленні стрілкою), яка прагне повернути вісь 4 проти годинникової стрілки. Опір вітрі буде надавати вся поверхня лопаті 6, тому що вона розташована перпендикулярно вітрі і не може повернутися в бік руху повітря, тому що утримується від повороту в цю сторону фіксаторами 10, жорстко закріпленими на рухомий осі 4.
Лопать 7, спочатку і розташована перпендикулярно вітрі, повернеться під його дією щодо власної осі на кут 90 o, тому що фіксатори 11 спрямовані у напрямку вітру і не чинять опору повороту лопаті. Поворот лопаті за напрямком вітру зменшить її опір який рухається потоку повітря. Лопать 7 повернеться на такий кут, щоб крутний момент, створюваний її вагою, врівноважувався обертає, створюваним рухомим потоком повітря. Лопаті виконані з легкого матеріалу, наприклад, парусини, фільтроткані і ін.
Коли лопать 7 відхиляється на кут, близький до 90 o, то буде надавати дуже мале (при 90 o воно зійде на нуль) опір обертанню осі 4. Момент, що обертає, створюваний лопатою 6, буде значно перевищувати момент протидії, створюваного лопатою, що призведе до повороту всієї системи на певний кут, і коли вся система повернеться на кут 90 o, то становище лопаті 6 займе лопать 8, а положення лопаті 7 - лопать 9. Далі лопаті 8 і 9 повторять дії лопатей 6, 7.
У разі, якщо вітер змінить напрямок на протилежне (по відношенню до розглянутого вище прикладу), то опір вітру і, отже, обертовий момент буде створювати лопать 7, фіксатори 11 якої не дадуть їй можливості повернутися проти годинникової стрілки. Лопать 6 відхилиться на якийсь кут і створить незначний протидіє момент.
Система лопатей продовжить обертання рухомих осей 4, 5 в колишньому напрямі (за годинниковою стрілкою). Таким чином, зі зміною напрямку вітру на зворотне система буде продовжувати обертатися без зміни напрямку.
Цей фактор збереження напрямку обертання вітроколеса незалежно від напрямку вітру є дуже важливим, тому що створює умови для максимального відбору енергії вітру незалежно від зміни його напряму.
При обертанні лопатей кожна з них по черзі (на проміжку 180 o) стає робочої на всій площі лопаті, і кожна по черзі стає гальмівний, але на незначній частині площі лопаті, за рахунок чого і створюється обертовий момент.
Запропонована конструкція вітроколеса істотно відрізняється від відомих вітроколіс тим, що лопаті мають додатковий ступінь свободи, тобто мають можливість повертатися навколо власної осі в процесі обертання колеса.
Діапазон генерується може бути дуже широким залежно від площі лопатей і швидкості вітру. Енергоустановка може бути розрахована на різну задану потужність.
Запропонована конструкція може знайти застосування як в стаціонарних установках, так і в пересувних і рухомих, наприклад, в човнах з приводом від вітроколеса (замість вітрила).
Використання запропонованої конструкції дозволить у порівнянні з прототипом підвищити ККД вітроколеса, експлуатаційні властивості вітроустановки; безпеку і надійність її роботи.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Вітроколесо, що включає лопаті і нерухому вісь, що відрізняється тим, що воно додатково забезпечено рухомими осями, закріпленими на нерухомої осі, і фіксаторами, жорстко встановленими на кожній лопаті і рухомий осі з можливістю повороту лопаті на кут 0 90 o щодо цієї осі, причому на діаметрально розташованих лопатях фіксатори спрямовані в протилежні сторони.
Версія для друку
Дата публікації 17.02.2007гг
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.