| 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 RU2170366
Ветродвігатель
Ім'я винахідника: Зельдін Юлій Рафаїлович; Савінов Євген Рафаїлович
Ім'я патентовласника: Зельдін Юлій Рафаїлович; Савінов Євген Рафаїлович
Адреса для листування: 153012, г.Іваново, вул. Бубнова, 72, кв.96, Ю.Р.Зельдіну
Дата початку дії патенту: 1998.04.06
Винахід відноситься до пристроїв для використання енергії вітру шляхом перетворення її в інші види енергії. Технічний результат, який полягає у спрощенні конструкції вітродвигуна, підвищенні надійності його роботи і збільшення ступеня використання енергії вітру, досягається за рахунок того, що в вітродвигунів, що містить не менше двох лопатей у вигляді роторів Савоніуса, що складаються кожний із двох полуцилиндров, встановлених на осях з можливістю їх повороту, двигун додатково містить остов, ротори Савоніуса встановлені на поворотній платформі з вертикальним валом, а їх осі кінематично з'єднані з остовом вітродвигуна. Причому осі кожного з полуцилиндров розташовані в центрі їх тяжкості, а кожен з полуцилиндров оснащений вантажем, закріпленим на його поверхні.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до пристроїв для використання енергії вітру шляхом перетворення її в інші види енергії.
Відомі вітродвигуни карусельного типу, що містять вертикальні поворотні лопаті з механізмом їх повороту (а.с. СРСР N 1486623, МКИ F 03 D 3/06; N 1483081, МКИ F 03 D 3/02; МКІ F 03 D 7/06, 3 / 02 та ін.). Ці конструкції містять згідно описам багато відкритих кінематичних передач, дрібних деталей і механізм орієнтації лопатей щодо напрямку вітру, що не може гарантувати надійну і тривалу їх роботу, особливо в період дощів і снігопадів.
Відомий вітродвигун карусельного типу, що містить кілька (не менше двох) роторів Савоніуса, що складаються кожний із двох полуцилиндров, закріплених на осях з можливістю їх повороту (пат. SU 19164 A, кл. F 03 D 7/06, 1931 г.).
За принципом дії цей вітродвигун близький до пропонованого і прийнятий як прототип. Для роботи прототипу необхідно мати пристрій для оптимальної орієнтації його щодо напрямку вітру.
Недоліком прототипу є наявність цього пристрою і необхідність орієнтувати лопаті відносно вітру. Це ускладнює конструкцію вітродвигуна і зменшує надійність його роботи.
Відомо, що такий вітродвигун починає працювати при швидкості вітру більше трьох метрів в секунду, що перешкоджає його використанню в місцевостях з переважанням слабких вітрів.
Метою створення винаходу є спрощення конструкції вітродвигуна і підвищення надійності його роботи. Ще однією метою є збільшення ступеня використання енергії вітру.
Ці та інші цілі досягаються тим, що в вітродвигунів, що містить не менше двох лопатей у вигляді роторів Савоніуса, що складаються кожний із двох полуцилиндров, закріплених на осях з можливістю їх повороту, відповідно до винаходу двигун додатково містить остов, ротори Савоніуса встановлені на поворотній платформі з вертикальним валом, а їх осі кінематично з'єднані з остовом вітродвигуна, причому осі кожного з полуцилиндров розташовані в центрі їх тяжкості, а кожен з полуцилиндров забезпечений вантажем, закріпленим на його поверхні.
 |
 |
 | |
 |
 |
Можливий варіант виконання вітродвигуна пояснюється кресленнями, на яких зображені на фіг. 1 - вид на вітродвигун в аксонометрии; на фіг. 2 - вид збоку на поворотні лопаті вітродвигуна; на фіг. 3 - перетин по осі А-А платформи; на фіг. 4 - вид зверху на вітродвигун; на фіг. 5 - перетин по одному з роторів.
Вітродвигун (фіг. 1-5) містить лопаті 1, 2 і 3 (кількість лопатей може бути і іншим), встановлені на вертикальних осях 4 на платформі 5. Кожна з лопатей 1, 2 і 3 виконана у вигляді ротора Савоніуса, що складається з двох полуцилиндров 6 і 7, відносне розташування яких зображено на фіг. 4 і 5. Напівциліндри 6 і 7 забезпечені для жорсткості поперечиною 8 і 9.
Платформа 5 закріплена на вертикальному валу 10, встановленому в підшипниках (не показані) остова 11. На осях 4 закріплені шестерні 12, які за допомогою сателітів 13 з'єднують все лопаті кинематически з центральною шестірнею 14, жорстко закріпленої на остові 11.
Напівциліндри 6 і 7 (фіг. 5) встановлено на осях 15 і 16, закріплених на кронштейнах 17 і розташованих в центрі ваги кожного з полуцилиндров, і забезпечені вантажами 18 і 19, закріпленими на поверхнях полуцилиндров 6 і 7. Кронштейни 17 закріплені на осях 4 . Поперечки 8 і 9 з'єднані один з одним шатуном 20, відстань між осями 21 і 22 якого дорівнює відстані між осями 15 і 16, так що елементи 8, 9, 17 і 20 утворюють в сукупності шарнірний паралелограм. Кронштейн 17 і поперечина 9 пов'язані між собою пружиною 23.
Вітродвигун працює наступним чином.
Впливає на кожну з лопатей 1, 2 і 3 вітер, незалежно від його напряму, створює на роторах Савоніуса, з яких складаються ці лопаті, крутний момент M1. Шестерні 12, 13 і 14 передають цей момент остову 11 вітродвигуна, через що на платформі 5 виникає реактивний момент М2, що обертає вал 10. Обертання вала 10 може бути використано для передачі енергії будь-якого з можливих споживачів.
Осі 4 кожного з роторів Савоніуса при обертанні платформи 5 рухаються по колу В. На половині цієї окружності кожен ротор Савоніуса рухається назустріч вітру, на іншій її половині - за вітром.
Відомо, що розвивається ротором Савоніуса потужність пропорційна кубу швидкості вітру щодо ротора (Шефгер Я.І. Використання енергії вітру, - М .: Енергоіздат, 1983), тобто
N = k · (V в +/- V р)3,
де N - потужність, що розвивається ротором Савоніуса;
V в - швидкість вітру;
V р - швидкість осі 4 ротора Савоніуса назустріч (+) або по (-) вітру;
k - коефіцієнт пропорційності.
Можна довести, що на ділянках руху осі 4, для яких швидкості V в і V р складаються, потужність зростає на трохи більшу величину, ніж зменшення потужності на ділянках, на яких ці швидкості віднімаються, а виграш в потужності, що розвивається в порівнянні з нерухомою віссю 4 дорівнює
N = 3 · k · V в · V р2,
тобто установка осей 4 роторів Савоніуса на поворотній платформі 5 дозволяє збільшити ступінь використання енергії вітру ветродвігателем.
Швидкість вітру, як відомо, величина, значно змінюється в часі. Найбільш вигідною для споживача буде така робота вітродвигуна, коли він буде працездатний в широкому діапазоні зміни швидкості вітру (від 1,5 - 2 м / с до 30 - 35 м / с, а не 5 - 25 м / с, як зараз).
Це забезпечується пропонованої конструкцією, так як при слабкому вітрі потужність його мала, обороти ротора зменшуються, і пружина 23, скорочуючись, переводить півциліндри 6 і 7 з основного робочого положення, показаного на фіг. 5 подвійними суцільними лініями, в положення, зображене там же тонкими лініями.
Напівциліндри 6 і 7 ротора при його обертанні в цьому випадку ометаемую площа, яка визначається твором висоти ротора H (фіг. 2) на діаметр D1 (фіг. 5). У міру посилення вітру швидкість обертання ротора щодо його осі 10 збільшується, збільшується і відцентрова сила, що розвивається вантажами 18 і 19. Долаючи опір пружини 23, ця сила повертає півциліндри 6 і 7 і при номінальній швидкості вітру, на роботу при якій розрахований вітродвигун, переводить їх в положення, яке визначається діаметром D2.
При надмірному посиленні вітру швидкість обертання роторів зростає, відцентрова сила від вантажів 18 і 19 ще більше збільшується, переводячи півциліндри 6 і 7 в положення, яке визначається діаметром D3. Вітрова навантаження на ротор при цьому істотно зменшується, так як загальна конфігурація ротора наближається до форми циліндра.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. вітрових турбін, що містить не менше двох лопатей у вигляді роторів Савоніуса, що складаються кожний із двох полуцилиндров, закріплених на осях з можливістю їх повороту, що відрізняється тим, що двигун додатково містить остов, ротори Савоніуса встановлені на поворотній платформі з вертикальним валом, а їх осі кінематично з'єднані з остовом вітродвигуна.
2. Ветродвігатель по п.1, що відрізняється тим, що осі кожного з полуцилиндров розташовані в їх центрі тяжкості, причому кожен з полуцилиндров оснащений вантажем, закріпленим на його поверхні.
Версія для друку
Дата публікації 30.01.2007гг
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.