| 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 RU2269028
РОТОРНИЙ Ветродвігатель (ВІТРЯК)
Ім'я винахідника: Шпаді Андрій Леонідович (RU); Мітрюхін В'ячеслав Вікторович
Ім'я патентовласника: Шпаді Андрій Леонідович (RU); Мітрюхін В'ячеслав Вікторович
Адреса для листування: 432017, г.Ульяновск, вул. Островського, 17, кв.6, А.Л. Шпаді
Дата початку дії патенту: 2002.11.12
Винахід відноситься до вітроенергетики і стосується роторних вітродвигунів, які можуть бути використані для отримання дешевої механічної енергії. Технічний результат полягає у спрощенні конструкції та управління ветродвігателем, підвищенні його надійності і ККД (коефіцієнт корисної дії) за рахунок зменшення гальмуючого моменту навітряних крил. Пропонований вітродвигун містить вертикальну щоглу, встановлену з можливістю обертання на розтяжках і радіально-наполегливих підшипниках в опорному вузлі і закріплені на її горизонтальній траверсі крила ротора, розміщені навколо щогли на вертикальних валах і забезпечені поворотними цапфами. Цапфи внутрішніх крил ротора закріплені на торцях трубчастої траверси, що проходить через відповідні отвори в цих крилах, а цапфи зовнішніх крил забезпечені кривошипами, встановленими в обіймах на кінцях сполучного стрижня, що проходить по прямолінійною направляючою всередині трубчастої траверси з буферними пружинами, які упираються в обойми кривошипів зовнішніх крил ротора, при цьому крила ротора попарно насаджені передніми крайками на вертикальні вали, паралельні осях цапф внутрішніх крил ротора.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до вітроенергетики і стосується роторних вітродвигунів, які можуть бути використані для отримання дешевої механічної енергії.
Відомий вітродвигун, що містить вертикальну опорну щоглу, закріплену за допомогою розтяжок в опорному вузлі. Встановлені на щоглі ротори Савоніуса і вітроколесо, останнє з яких виконано у вигляді порожнистих циліндрів з торцевими фланцями, розміщеними навколо ротора Савоніуса на вертикальних валах з цапфами, забезпеченими опорними роликами, контактуючими з кільцевою направляє і закріплених на нижніх цапфах вертикальних валів. При цьому бокова поверхня кожного циліндра виконана у вигляді пружних пластин, що частково перекривають один одного, з утворенням зазорів, орієнтованих по колу в одному напрямку і забезпечених відбивними лопатками, закріпленими з внутрішньої сторони пластин і з'єднаних з торцевими фланцями (див., Наприклад, SU, 1553755 А1, кл. F 03 D 3/00, 30.03.1990) за сукупністю суттєвих ознак прийнятий за найближчий аналог (прототип) винаходу.
Недоліками відомого вітродвигуна є його конструктивна складність і невисокий ККД (коефіцієнт корисної дії), обумовлений гальмуючим моментом крил і циліндрів, що рухаються в навітряному секторі проти вітру, а й відсутність технічної можливості оперативного управління і зупинки вітродвигуна.
Технічний результат полягає у спрощенні конструкції та управління ветродвігателем при одночасному підвищенні його ефективності і ККД за рахунок різкого зменшення гальмуючого моменту навітряних крил, що дозволить роторному вітродвигун успішно конкурувати з пропелерними вітродвигуни.
Для вирішення поставленого технічного результату пропонується роторний вітродвигун, що містить вертикальну щоглу, встановлену з можливістю обертання на розтяжках і радіально-наполегливих підшипниках в опорному вузлі і закріплені на горизонтальній траверсі щогли крила ротора, розміщені навколо щогли на вертикальних валах і забезпечені поворотними цапфами. Крила ротора попарно насаджені передніми крайками на вертикальні вали, паралельні осях цапф внутрішніх крил ротора. Цапфи внутрішніх крил ротора закріплені на торцях трубчастої траверси, що проходить через відповідні отвори в цих крилах, а аналогічні цапфи зовнішніх крил забезпечені кривошипами, встановленими на кінцях сполучного стрижня, що проходить по прямолінійною направляючою всередині трубчастої траверси з буферними пружинами, які упираються в обойми кривошипів зовнішніх крил ротора. При цьому внутрішні крила ротора можуть бути виконані у вигляді предкрилков, жорстко закріплених на торцях горизонтальної траверси під гострим кутом до її осі, так, що радіус кривошипів цапф зовнішніх крил перевищує відхилення дугоподібної траєкторії осей цих цапф від прямолінійного зміщення решт сполучного стрижня. Причому сам сполучний стрижень може бути виконаний з однакових частин, розділених оппозітнимі поршнями гідроциліндра, розміщеного всередині горизонтальної траверси і через трубу вертикальної щогли гідравлічно пов'язаного з розбірним поршнем гідроциліндра керуючого механізму, який виконаний у вигляді гвинтового ромбічного домкрата, розташованого в опорному вузлі.
Для рівномірної і синхронної роботи двох однотипних вітродвигунів на вертикальній щоглі встановлений шків зубчастого ременя, що з'єднує кінематично щоглу з подвійним шківом механічного навантаження, яка за допомогою іншого аналогічного ременя пов'язана зі шківом вертикальної щогли другого вітродвигуна рівним передавальним відношенням так, що їх траверси розгорнуті перпендикулярно один одному .
 |
 |
 | |
 |
 |
 |
Суть винаходу пояснюється кресленнями, де на Фиг.1 зображений вітродвигун (загальний вигляд); на Фіг.2 - вузол горизонтальної траверси з оппозітнимі поршнями сполучного стрижня; на Фіг.3 - керуючий гідроциліндр і механізм опорного вузла; на фіг.4 - горизонтальна проекція ротора вітродвигуна в початковому стані; на Фіг.5 - то ж, під вітровим навантаженням; на Фіг.6 - горизонтальна проекція ротора з жорстко закріпленими внутрішніми предкрилками. |
Роторний вітродвигун містить вертикальну обертову щоглу 1, встановлену в радіально-наполегливих підшипниках 2 на розтяжках 3 і опорному вузлі 4. На верхньому торці щогли 1 закріплена горизонтальна трубчаста траверса 5, всередині якої, на прямолінійній направляє, встановлений сполучний стержень 6 з обоймами 7 на кінцях . Через ці обойми 7 проходять кривошипи зовнішніх цапф 8, встановлених в підп'ятниках 9 зовнішніх крил 10, ротора, які закріплені на вертикальних валах 11 попарно з внутрішніми крилами 12, і забезпечених підп'ятниками 9 з прямими цапфами 13, закріпленими на торцях траверси 5 паралельно валів 11. на торцях траверси 5, вільно проходить через відповідні отвори внутрішніх крил 12, встановлені буферні пружини 14, які впираються в обойми кривошипів 7 зовнішніх крил 10 ротора так, що в початковому (вільному) положенні вони знаходяться на однаковій відстані від внутрішніх крил 12. у підстави щогли 1 закріплений шків 15 зубчастого ременя 16, за допомогою якого вона кінематично пов'язана з подвійним шківом 17 механічного навантаження 18, наприклад, насоса, електрогенератора і т.п. За допомогою другого аналогічного ременя (не показаний) навантаження 18 кінематично пов'язана з іншим таким же ветродвігателем рівним передавальним відношенням, що дозволяє їм синфазно обертатися, не заважаючи один одному.
При цьому сполучний стержень 6 може бути виконаний з двох частин, розділених оппозітнимі поршнями 19 гідроциліндра 20, розміщеного всередині горизонтальної траверси 5, яка забезпечена заливальним 21 і сполучною 22 отворами, призначеними для заповнення траверси 5 трансмісійним маслом або антифризом 23 і її гідравлічної зв'язку через вертикальну трубчасту щоглу 1 з розбірним поршнем 24 гідроциліндра керуючого механізму. Цей механізм може бути виконаний, наприклад, у вигляді гвинтового ромбічного домкрата 25 з сферичним шарніром 26 розбірного поршня 24 і розташовуватися в опорному вузлі 4. У спрощеному вигляді внутрішні крила 12 ротора можуть бути виконані у формі предкрилков, жорстко закріплених на торцях горизонтальної траверси 5 під гострим кутом 
до її осі так, що радіус кривошипів зовнішніх цапф 8 перевищує максимальне відхилення дугоподібної траєкторії осей цих цапф 8 від прямолінійного зміщення решт сполучного стрижня 6.
Запропонований вітродвигун працює наступним чином.
Потік вітру, що падає на ротор вздовж траверси 5, створює на спарених крила 10 і 12 підйомну силу F, яка прикладена перпендикулярно траверсі 5 на відстані R від осі щогли 1. Пара цих сил (F і F) створює обертовий момент Мв, який повертає ротор на 90 ° так, що ліва пара крил 10, 12 починає рухатися у напрямку вітру, а права - проти вітру. За рахунок флюгерне ефекту права пара крил складається вздовж вітру, різко зменшуючи своє лобове перетин і відповідну силу F, яка перешкоджає обертанню ротора, тоді як ліва пара крил збільшує свою парусність і силу тяги F за рахунок розгортання крил 10, 12, яке завдяки дії сполучного стрижня 6 і пружин 14 відбувається одночасно зі складанням правих крил і пропорційно силі вітру.
При цьому відстань лівого вертикального валу 11 до осі щогли 1 збільшується на деяку величину r зміщення сполучного стрижня 6, а відстань правого валу 11 - зменшується на таку ж величину, що призводить до збільшення плеча сили тяги F і крутного моменту Мв і суттєвого зменшення плеча і гальмуючого моменту сили лобового опору F правих крил. Завдяки цьому щогла 1 продовжує своє обертання в підшипниках 2 і через шківи 15, 17 і зубчастий ремінь 16 передає крутний момент механічного навантаження 18, яка через другий зубчастий шків і ремінь може отримати крутний момент від іншого аналогічного вітродвигуна, що обертається з фазовим зрушенням в 90 ° , що зменшує пульсації сумарного крутного моменту на механічному навантаженні 18.
Аналогічним чином працює і вітродвигун з жорстким кріпленням до траверсі 5 внутрішніх крил 12 невеликій площі, тільки основний обертовий момент Мв буде створюватися зовнішніми крилами 10, які можуть бути пов'язані безпосередньо один з одним стрижнем 6, розташованим над траверсою 5 і внутрішніми закрилками 12. При наявності гідравлічної зв'язку між половинками сполучного стрижня 6, відстань між їх оппозітнимі поршнями 19, а отже, і величину початкового розкриву крил 10, 12 можна змінювати за рахунок кількості рідини 23, що знаходиться в траверсі 5. Ця кількість рідини 23 визначається первісної заливанням через отвір з пробкою 21 і кількістю рідини 23, котрі вступили в траверсу 5 через сполучна отвір 22 з трубчастої щогли 1, в якій переміщається розбірний поршень 24. Вертикальне положення поршня 24 задається кульовим шарніром 26 гвинто-ромбічного механізму управління 25, за допомогою якого можна з землі повністю скласти обидві пари крил 10, 12 і тим самим зупинити вітродвигун при штормових вітрах або регламентних роботах.
Крім того, гідравлічний зв'язок між половинками стержня 6 дозволяє горизонтальної траверсі 5 мати непарне число махів-радіусів, наприклад три, п'ять і т.д., що розширює функціональні можливості роторного вітродвигуна, збільшує рівномірність обертання і ККД при одночасному спрощенні його конструкції і управління при різних режимах вітрового навантаження.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Роторний вітродвигун, що містить вертикальну щоглу, встановлену з можливістю обертання на розтяжках і радіально-наполегливих підшипниках в опорному вузлі, і закріплені на горизонтальній траверсі щогли крила ротора, розміщені на вертикальних валах навколо щогли і забезпечені поворотними цапфами, що відрізняється тим, що крила ротора попарно насаджені передніми крайками на вертикальні вали, паралельні осях цапф внутрішніх крил ротора, закріплених на торцях трубчастої траверси, що проходить через відповідні отвори в цих крилах, а аналогічні цапфи зовнішніх крил забезпечені кривошипами, встановленими в обіймах на кінцях сполучного стрижня, що проходить по прямолінійною направляючою всередині трубчастої траверси з буферними пружинами, які упираються в обойми кривошипів зовнішніх крил ротора.
2. Ветродвігатель по п.1, що відрізняється тим, що сполучний стрижень виконаний з однакових частин, розділених оппозітнимі поршнями гідроциліндра, розміщеного всередині горизонтальної траверси і через трубу вертикальної щогли гідравлічно пов'язаного з розбірним поршнем гідроциліндра керуючого механізму, який виконаний у вигляді гвинтового ромбічного домкрата, розміщеного в опорному вузлі.
3. вітрових по п.1, що відрізняється тим, що внутрішні крила ротора виконані у вигляді предкрилков, жорстко закріплених на торцях горизонтальної траверси під гострим кутом до її осі так, що радіус кривошипів цапф зовнішніх крил перевищує відхилення дугоподібної траєкторії осей цих цапф від прямолінійного зміщення решт сполучного стрижня.
4. вітрових по п.1, що відрізняється тим, що на вертикальній щоглі встановлений шків зубчастого ременя, що з'єднує її з подвійним шківом механічного навантаження, яка за допомогою іншого аналогічного ременя пов'язана зі шківом вертикальної щогли другого вітродвигуна рівним передавальним відношенням так, що їх траверси розгорнуті перпендикулярно один одному.
Версія для друку
Дата публікації 31.01.2007гг
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.