| 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 RU2193687
Ветродвігатель
Ім'я винахідника: Кеселя Б.А .; Баширов О.О .; Воскобойников Д.В.
Ім'я патентовласника: Товариство з обмеженою відповідальністю Науково-виробниче підприємство "Авіатехніка"
Адреса для листування: 420103, м.Казань, а / с 155, Д.В.Воскобойнікову
Дата початку дії патенту: 2001.01.03
Винахід відноситься до вітроенергетики і може бути використано для перетворення енергії вітру в інші види енергії. Технічний результат, що полягає в підвищенні коефіцієнта підйомної сили і ккд, і спрощення конструкції, забезпечується за рахунок того, що вітроколесо вітродвигуна виконано у вигляді обода і маточини, з'єднаних радіальними спицями, на яких з можливістю вільного обертання навколо осей спиць і переміщення уздовж осей зазначених спиць виконані ротори Савоніуса. Переміщення роторів уздовж осей спиць здійснюється за допомогою двуплечего важеля, одне плече якого пов'язане через кулісні механізм з нижньою опорою ротора Савоніуса, а на другому, підпружиненому щодо валу вітроколеса, розташований вантаж з можливістю регулювання відцентрової сили, причому парні лопаті кожного ярусу ротора зміщені щодо суміжних з ними лопатей на кут 60 o в спіральному напрямку і відокремлені від суміжних лопатей розділовими дисками, діаметр яких перевищує діаметр циліндра, утвореного обертанням решт парних лопатей ротора Савоніуса, на 5-8%.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до вітроенергетики і може бути використано для перетворення енергії вітру в інші види енергії.
Відомий вітродвигун, що має робоче колесо з лопатями, виконаними у вигляді роторів Магнуса. Ротори виконані у вигляді циліндрів різного діаметру. Ротори Магнуса наводяться в рух від спеціального електродвигуна (див. А.С. СРСР 1402707, МКИ F 03 D 1/06, за 1988 р, Бюл. 22).
Недоліком вказаного пристрою є ускладнений запуск вітродвигуна, пов'язаний з відключенням електричного навантаження і включенням примусового приводу роторів Магнуса, що знижує ефективність використання енергії вітру і вимагає досить складної системи управління ветродвігателем.
Відома лопать вітродвигуна, що містить перо аеродинамічного профілю, пов'язане з ветроколесом. Перо забезпечено порожниною, в якій розміщений одноярусний ротор Савоніуса, при цьому вісь ротора паралельна осі пера (див. А.С. СРСР 1776868, МКИ F 03 D 1/06, за 1992 р, Бюл. 43).
Дана конструкція має наступні недоліки:
По-перше, ротор Савоніуса, встановлений довільно, з точки зору його власного напрямку обертання, здатний створювати підйомну силу за рахунок ефекту Магнуса, яка буде зменшувати підйомну силу аеродинамічного профілю і гальмувати ветроколесо.
По-друге, в разі розміщення ротора Савоніуса таким чином, що вектор підйомної сили профілю і вектор підйомної сили Магнуса збігається за напрямком, лопать виводиться з оптимального кута атаки за рахунок крутного моменту, щодо центру тиску профілю, утвореного підйомної силою Магнуса.
Зазначене явище знижує коефіцієнт підйомної сили профілю.
По-третє, установка електрогенератора безпосередньо в лопаті на одному валу з ротором Савоніуса значно погіршить пускові властивості всього вітроколеса, так як значна частина енергії вітру буде витрачатися на спільну розкрутку ротора Савоніуса разом з ротором генератора, і одночасно, потребує ускладнення конструкції за рахунок застосування спеціальних струмознімачів при передачі електричної енергії від обертового разом з лопатою генератора до нерухомої частини вітродвигуна.
По-четверте, коефіцієнт корисної дії зазначеної конструкції за рахунок турбулентного обтікання профілю. Джерелом пульсацій зазначеного режиму є ротор Савоніуса, встановлений в будь-якій зоні профілю. Це явище експериментально підтверджено (див. Праці американського товариства інженерів механіків. Сучасне машинобудування серія А 10, 1989 г., стаття Монді, Френандо "Характеристики вітродвигуна Савоніуса", стор. 146, рис. 19), що має місце в зоні обтікання профілів ротора Савоніуса - центральним вихором.
Відомий вітродвигун, що містить опорну конструкцію з поворотним столом і пристроєм орієнтації за напрямком вітру, робоче колесо з радіальними лопатями, виконаними у вигляді ротора Савоніуса, поєднане з валом відбору потужності (див. FR, 2566466 А1, кл. F 03 D 1/02, 27.12.1985) за сукупністю суттєвих ознак прийнятий в якості найближчого аналога винаходу (прототипу).
Недоліками зазначеного вітродвигуна є низький ККД, складність конструкції, невисока надійність при регулюванні в разі значного збільшення швидкості вітру (ураган, буря і т.п.).
Технічний результат, що полягає в підвищенні коефіцієнта підйомної сили і коефіцієнта корисної дії, а й спрощення конструкції, забезпечується за рахунок того, що в вітродвигунів, що містить опорну конструкцію з поворотним столом і пристроєм орієнтації за напрямком вітру, робоче колесо з радіальними лопатями, виконаними у вигляді ротора Савоніуса, поєднане з валом відбору потужності, відповідно до винаходу, робоче ветроколесо, виконано у вигляді обтічної маточини і коаксіального до неї обода, з'єднаних між собою рівномірно розташованими по окружності радіальними спицями, коаксиально до осей яких виконані з можливістю обертання в єдиному напрямку навколо осей спиць і переміщення уздовж осей зазначених спиць у напрямку осі маточини до обода і назад ярусні ротори Савініуса, парні лопаті ярусу яких встановлені з кутовим зміщенням в 60 o щодо парних лопатей суміжного ярусу в спіральному напрямку, причому між торцями кожного ярусу і на торцях кожного ротора виконані перпендикулярно до осі обертання ротора розділові диски, діаметр яких більший за діаметр циліндра, утвореного обертанням решт парних лопатей, на 5-8%, а ближні до обтічної ступиці опори роторів Савоніуса з'єднані за допомогою лаштунків з двоплечими важелями, опорні шарніри яких змонтовані на валу відбору потужності вітроколеса, причому на вільних, пружних щодо валу відбору потужності, кінцях двоплечих важелів виконані з можливістю регулювання величини відцентрової сили вантажів.
 |
 |
 |
|
На фігурі 1 представлена схема вітродвигуна. На фігурі 2 - перетин А-А фіг.1 вітродвигуна. На фігурі 3 - вид Б фіг.1 вітродвигуна. На фігурі 4 - вид В фіг.1 вітродвигуна. |
 |
Вітродвигун, містить опорну конструкцію - 1 з поворотним столом - 2, пристрій орієнтації за напрямком вітру - 3, робоче колесо - 4 з обтічної маточиною - 5, обід - 6, радіальну спицю - 7, ротор Савоніуса - 8, кулісу 9, двуплечий важіль - 10, опору двуплечего важеля - 11, пружину - 12, вантаж - 13, трансмісію для відбору потужності з конічних шестерень 14 і 15, лопаті - 16 ротора Савоніуса і диски - 17.
Вітродвигун працює наступним чином:
При відсутності вітрового потоку ротора Савоніуса - 8 під дією пружин - 12 і вантажів - 13, що впливають за допомогою двуплечевого важеля - 10 і кулисного механізму - 9, знаходяться в положенні, близькому до обода - 6.
При впливі вітрового потоку на робоче колесо - 4 ротора Савоніуса - 8, приходять в обертання, при цьому виникає сила, обумовлена ефектом Магнуса, яка дає односпрямований крутний момент, що впливає на колесо - 4.
При цьому, що знаходяться на верхньому кінці спиць - 7 ротори Савоніуса - 8 дають посилений пусковий момент, що сприяє швидкому троганию вітроколеса - 4. Після набору відповідних оборотів, під діючої відцентровою силою вантажі - 13 переміщаються зі свого вихідного положення і за допомогою куліси - 9 і двуплечего важеля - 11 переміщують ротора Савоніуса - 8 по спиці - 7 в напрямку маточини - 5, долаючи зусилля пружини - 12. При цьому зростають обороти вітроколеса - 4.
Таким чином, вітродвигун дозволяє на етапі запуску мати значний пусковий момент, на робочому етапі значні обороти, без відключення і включення трансмісії відбору потужності. У свою чергу зміщення парних лопатей в роторі Савоніуса на величину 60 o виконано з метою забезпечення рівномірного обертання роторів, а виступаніє розділових дисків - 17 за межі циліндра, утвореного обертанням решт парних лопатей на 5-8%, виконано з метою отримання максимальної підйомної сили на лопаті у вигляді ротора Савоніуса (див. довідник 
т.1, ОНТИ, 1936, сс. 462).
Величина 5-8% отримана авторами за результатами дослідної продувки моделей даного вітродвигуна. Зазначені результати підказують, що при збільшенні діаметра розділових дисків - 17 до 5% в інтервалі до 8% спостерігається стрибкоподібне зростання величин підйомної сили. Величина перевищення діаметра розділового диска понад 8% недоцільна внаслідок умов спільного розміщення роторів Савоніуса в просторі між ободом - 6 і обтічної маточиною - 5.
Крім зазначених переваг вітродвигун дозволяє реалізувати ефект Магнуса без додаткового джерела енергії, необхідної для примусового обертання роторів.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Вітродвигун, що містить опорну конструкцію з поворотним столом і пристроєм орієнтації за напрямком вітру, робоче колесо з радіальними лопатями, виконаними у вигляді ротора Савоніуса, поєднане з валом відбору потужності, що відрізняється тим, що робоче колесо виконане у вигляді обтічної маточини і коаксіального до неї обода, з'єднаних між собою рівномірно розташованими по окружності радіальними спицями, коаксиально до осей яких виконані з можливістю обертання в єдиному напрямку навколо осей спиць і переміщення уздовж осей зазначених спиць, у напрямку осі маточини до обода і назад ярусні ротори Савоніуса, парні лопаті ярусу яких встановлені з кутовим зміщенням в 60 o щодо парних лопатей суміжного ярусу в спіральному напрямку, причому між торцями кожного ярусу і на торцях кожного ротора виконані перпендикулярно до осі обертання ротора розділові диски, діаметр яких більший за діаметр циліндра, утвореного обертанням решт парних лопатей, на 5-8%, а ближні до обтічної ступиці опори роторів Савоніуса з'єднані за допомогою лаштунків з двоплечими важелями, опорні шарніри яких змонтовані на валу відбору потужності вітроколеса, причому на вільних, пружних щодо валу відбору потужності кінцях двоплечих важелів виконані з можливістю регулювання величини відцентрової сили вантажі.
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.