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 RU2170365

Ветродвігатель

Ім'я винахідника: Нестеров Євген Олександрович
Ім'я патентовласника: Нестеров Євген Олександрович
Адреса для листування: 603105, м.Нижній Новгород, вул. Генкиной, 41-б, кв.15, Е.А.Нестерову
Дата початку дії патенту: 2170365

Винахід відноситься до вітроенергетики, а саме до вітродвигуна, використовуваним для автономного енергозабезпечення. Технічний результат, що полягає в підвищенні ККД і регульованою потужності при достатній надійності конструкції, забезпечується за рахунок того, що в вітродвигунів, що містить опору, поворотні з відбивачами лопаті, що взаємодіють з упорами у вигляді тросів і шарнірно встановлені поздовжньо на махах, закріплених на вертикальному валу, кінематично пов'язаний з валом генератора, горизонтальний майданчик і розміщену в верхній частині опори кільцеву направляючу, що контактує з лопатями через відбивачі, напрямна виконана складовою і одна з її частин - підйомно-опускна, а кожна лопать встановлена ​​зі зміщенням осі симетрії щодо поздовжньої осі маху на величину 1/5 - 1/4 ширини лопаті.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до вітроенергетики, а саме до вітродвигун, використовуваному для автономного енергозабезпечення.

Відомі вітродвигуни з віссю обертання, перпендикулярній до напрямку вітру, що містять встановлені на вертикальному валу махи, рамкові або штангові, забезпечені рухомими упорами, і несучі шарнірно закріплені на них лопаті, циклічно взаємодіють з упорами (1, 2). Для перетворення енергії вітру вертикальний опорний вал кінематично пов'язаний з валом генератора, при цьому кінематична зв'язок виконується у вигляді зубчастих циліндричних пар з певним передавальним відношенням.

Відомі вітродвигуни перетворюють енергію вітру в залежності від положень лопатей по відношенню до напрямку вітру, тобто забезпечують пульсуючий характер знімається потужності, що знижує їх ККД при високій матеріаломісткості та складності конструкції.

Відомий вітродвигун (3), найбільш близький до пропонованого, прийнятий за прототип, що містить опору, дві пари поворотних лопатей з постійною робочою площею, взаємодіючих з упорами і встановлених на махах, закріплених на вертикальному опорному валу, і горизонтальну площадку, з'єднану з махами. Опора такого вітродвигуна встановлена ​​під горизонтальною площадкою і забезпечена розміщеної в її верхній частині замкнутої кільцевої напрямної, махи - контактирующими з нею рамками, а лопаті - пружинними амортизаторами-відбивачами, пов'язаними з махами. Лопаті шарнірно змонтовані на махах поздовжнім торцем і повернені під кутом до махам, а упори виконані у вигляді тросів, пов'язаних кінцями з валом і махами.

Вітродвигун при такій відносно простої конструкції забезпечує деяке підвищення ККД, однак малопотужний і не дозволяє здійснювати регулювання перетворення одержуваної енергії, трохи надійний, особливо в умовах дощу і мокрого снігу.

Завданням запропонованого винаходу було створення простого технологічного вітродвигуна, що забезпечує високий ККД і підвищену регульовану потужність при достатній надійності конструкції.

Зазначена задача вирішується пропонованим ветродвігателем, що містить опору, поворотні з відбивачем лопаті, що взаємодіють з упорами у вигляді тросів і шарнірно встановлені поздовжньо на махах, закріплених на вертикальному валу, кінематично пов'язаний з валом генератора, горизонтальний майданчик і розміщену в верхній частині опори кільцеву направляючу, що контактує з лопатями через відбивачі, в якому відповідно до винаходу напрямна виконана складовою і одна з її частин - підйомно-опускна, а кожна лопать встановлена ​​зі зміщенням її осі симетрії щодо поздовжньої осі маху на величину, вибрану зі співвідношення 1/5 - 1/4 ширини лопаті . Кожна лопать може бути виконана зі змінною площею, для чого вона забезпечена щонайменше рідної додаткової лопатою, розміщеної на додатковому маху аналогічно основний лопаті і з'єднаної з нею за допомогою змонтованих на махах вертикальної жорсткої стяжки з боку вала і шарнірного триланкового нафтового механізму з боку робочого торця лопатей. У такому вітродвигунів відбивачі розміщені на основних лопатах по периферії з боку вертикального вала, а упори у вигляді тросів - на верхніх додаткових махах. У розглянутому вітродвигунів опора розміщена на горизонтальній площадці, змонтованої над акумулятором, яким забезпечений вітродвигун, кінематично пов'язаних з генератором.

Порівняльний аналіз з прототипом показує, що заявляється вітродвигун відрізняється від прототипу конструктивним виконанням направляючої і заданим зміщенням лопатей, що забезпечує гарантовану циклічну установку лопатей вертикально, і / або під потрібним кутом до вітрового навантаження, що дозволяє створити максимальну ефективну робочу площу лопатей, а й виключити налипання на них мокрого снігу, що виключає поломку і вигин лопатей і махів, а в цілому підвищення потужності і надійності конструкції.

Пропонована величина зміщення осі симетрії лопаті від осі маха встановлена ​​дослідним шляхом і є оптимальною, тому що забезпечує додатковий момент обертання лопаті навколо своєї осі (до обертання за рахунок шарнірної підвіски на маху), при припиненні контакту відбивача з кільцевої напрямної. Виконання зміщення осі лопаті від осі маху, на якій вона підвішена, на величину, меншу пропонованої, за рахунок зменшення незбалансованої вагового навантаження на шарнірну підвіску лопаті, не гарантує необхідної її установки, а вибір згаданого зсуву великим пропонованого недоцільний, тому що при цьому вітродвигун матиме низьку ефективність перетворення енергії вітру.

Виконання лопаті зі змінною площею шляхом постачання її рядом додаткових певним чином з'єднаних з основною лопатей, щонайменше однієї, дозволяє створити вітродвигун із заданою потужністю, високим ККД за рахунок виконання лопаті з необхідною ефективною площею опору вітрі.

Таким чином заявляється технічне рішення вітродвигуна відповідає критеріям "новизна" і "винахідницький рівень".

Пропонований вітродвигун пояснюється кресленнями, де:

	на фіг. 1 показаний схематично вітродвигун, загальний вигляд; на фіг. 2 - збірна лопать і акумулятор (на фіг. 1); на фіг. 3 зображений вид II (на фіг. 2) вузол підвіски вантажу акумулятора.

Вітродвигун містить опору 1, поворотні лопаті 2, які взаємодіють з упорами 3 у вигляді тросів і встановлені шарнірно і поздовжньо на махах 4, закріплених на вертикальному валу 5, кінематично пов'язаний за допомогою, наприклад, зубчастої передачі 6 з валом 7 генератора (не показаний). Опора 1 розміщена на горизонтальній несучої майданчику 8, а у верхній її частині встановлена ​​кільцева напрямна 9, що контактує з лопатями 2 через відбивачі 10, виконані, наприклад, у вигляді пружинних або гідравлічних амортизаторів. Напрямна 9 виконана у вигляді складової, наприклад, з двох рівних частин - півкілець, одна з яких 11, виконана стаціонарної, а інша - 12 - підйомно-опускна, за допомогою відомого приводу, наприклад, механічного, гідравлічного і т.д. (Не показаний). Кожна лопать 2 встановлена ​​на маху 4 зі зміщенням її осі симетрії щодо поздовжньої осі маху на величину "h", обрану з певного досвідченим шляхом співвідношення 1/5 - 1/4 ширини "H" лопаті 2. Для збільшення ефективної площі лопаті 2, що забезпечує підвищення ККД вітродвигуна і відповідно необхідної потужності, кожна лопать 2 виконана зі змінною площею за рахунок жорсткої установки над нею щонайменше однієї додаткової лопаті 2 (фіг. 2), розміщеної на додатковому маху аналогічно основний лопаті і з'єднаної з нею за допомогою змонтованих на махах вертикальної жорсткої стяжки 13 з боку вала 5 і шарнірного триланкового нафтового механізму 14, встановленого з боку робочого торця 15 лопаті 2. залежно від потреб вітродвигун може мати один, два, три і т.д. ряду вертикально встановлених лопатей, з'єднаних в єдине жорстке рамне крило, поворотний навколо вала 5, при цьому відбивачі 10 змонтовані на нижніх основних лопатах 2 по периферії з боку вала 5, а упори 3, виконані у вигляді тросів, пов'язують кінцями вал 5 з верхніми додатковими махами 4. Для забезпечення автономного постачання електроенергією об'єкта вітродвигун може бути забезпечений акумулятором 16 кінематично пов'язаних за допомогою, наприклад, зубчастої передачі 17 з генератором (не показаний) і змонтованим під горизонтальною площадкою 8, виконаної вигляді настановної платформи. Акумулятор 16 може бути виконаний, наприклад, у вигляді певної кількості вантажів певної ваги, підвішених в шахтах на поворотних барабанах 18.

Ветродвігатель працює наступним чином

При відсутності вітру лопаті 2 під дією сили тяжіння встановлені у вертикальному положенні, а напрямна частина 12 опущена на горизонтальну площадку 8. При появі вітру під дією сили вітрового потоку лопаті 2 стикаються відбивачами 10 з направляючою 9, її стаціонарної частини 11, і приймають горизонтальне положення . Напрямна частина 11 утримує лопать в горизонтальному положенні при обертанні на 180 ^o. Досягнувши кінця цієї частини, лопать 2 за рахунок зміщення осі від осі маху 4 на задану величину під дією сили тяжіння приймає похиле положення, а потім - вертикальне. При сильному вітровому потоці (з високою швидкістю) значних опадах для уникнення поломок лопатей в разі необхідності прапори, встановлюють направляючу частина 12, що забезпечує додаткову опору лопатей 2. Для виключення прапори, підвищення надійності і довговічності конструкції при необхідності виводять відбивач 10 із зони контакту лопаті 2 з направляючої 9 за рахунок його пружинно-амортизаційних властивостей.

Модель вітродвигуна була виготовлена ​​і випробувана в лабораторних умовах. Випробування при швидкості 3, 8, 13 м / сек вітрового потоку (до 20 м / сек) показали, що вітродвигун забезпечує очікувані результати, а саме малу матеріаломісткість, технологічність, надійність конструкції, ефективність перетворення енергії вітру. Розрахунковим шляхом, як приклад виконання, встановлено, що одна лопать при величині робочої площі до ~ 40 кв.м здатна виробити електроенергії до ~ 100 кВт, при цьому лопата-крило може бути набрана з трьох рядів вертикально встановлених лопатей, і для забезпечення запасу енергії до 0,5 місяця величина сумарного вантажу акумулятора може зайняти 10 тонн.

Таким чином, пропонований вітродвигун відповідає критерію "промислова придатність".

ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ

1. А. с. СРСР N 1765491, кл. F 03 D 3/00, з. 03.01.90; оп. 30.09.92, "вітрових" (аналог).

2. А. с. СРСР N 1772407, кл. F 03 D 3/00, з. 08.12.89; оп. 30.10.92, "Карусельне ветроколесо" (аналог).

3. А. с. СРСР N 1361372, кл. F 03 D 3/06, з. 18.07.87; оп. 23.12.87, "вітрових" (прототип).

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. вітрових турбін, що містить опору, поворотні з відбивачами лопаті, що взаємодіють з упорами у вигляді тросів і шарнірно встановлені поздовжньо на махах, закріплених на вертикальному валу, кінематично пов'язаний з валом генератора, горизонтальний майданчик і розміщену в верхній частині опори кільцеву направляючу, що контактує з лопатями через відбивачі, що відрізняється тим, що напрямна виконана складовою і одна з її частин - підйомно-опускна, а кожна лопать встановлена ​​зі зміщенням осі симетрії щодо поздовжньої осі маху на величину 1/5 - 1/4 ширини лопаті.

2. Ветродвігатель по п.1, що відрізняється тим, що кожна лопать виконана зі змінною площею і забезпечена щонайменше однієї додаткової лопатою, розміщеної на додатковому маху аналогічно основний лопаті і з'єднаної з нею за допомогою змонтованих на махах вертикальної жорсткої стяжки з боку вала і шарнірного триланкового нафтового механізму з боку робочого торця лопатей.

3. вітрових по пп.1 і 2, що відрізняється тим, що відбивачі розміщені на основних лопатах по периферії з боку вертикального вала, а упори у вигляді тросів - на верхніх додаткових махах.

4. вітрових по пп.1 - 3, що відрізняється тим, що він забезпечений акумулятором, кінематично пов'язаних з генератором і змонтованим під горизонтальною площадкою, на якій розміщена опора.

Версія для друку
Дата публікації 30.01.2007гг

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