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 RU2289722

Ветродвігатель (ВІТРЯК)

Ім'я винахідника: Шмаков Юрій Михайлович
Ім'я патентовласника: Шмаков Юрій Михайлович
Адреса для листування: 426004, г.Ижевск, вул. Удмуртська, 159, кв.230, Ю.М. Шмакова
Дата початку дії патенту: 2005.01.31

Вітродвигун призначений для перетворення енергії вітру в механічну енергію. Вітродвигун складається з маточини, двох пар поворотних лопатей, пов'язаних валами, розташованими в одній площині, один з яких прямий, а інший має центральне коліно, розташоване над прямим валом, співвісні лопаті виконані з центрами тяжіння, зміщеними відносно осі їх повороту із забезпеченням самоустановки лопатей в робоче положення шляхом повороту. Лопаті встановлені взаємно перпендикулярно з можливістю контакту з упорами, розміщеними на ступиці. Крім того, вітродвигун забезпечений двома додатковими перпендикулярно розташованими лопатями, пов'язаними валом, виконаним з центральним коліном, розташованим під прямим валом. Лопаті мають секторну форму і встановлені таким чином, що їх бічні кромки при знаходженні лопатей в горизонтальній площині примикають один до одного з мінімальним зазором. Кожна лопать фіксується в горизонтальному положенні шляхом контакту основи лопаті з розташованими на ступиці рознесеними від осі вала верхнім і нижнім упорами. Конструкція забезпечує ефективність роботи шляхом збільшення потужності і рівномірності обертання.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до вітроенергетичним установкам.

Відомо гребне колесо, що складається з маточини і кількох пар співвісних радіально розташованих валів з лопатями і механізмами повороту (див. Лучанський І.А., Яновський А.А. Від весла до водомета. М .: Суднобудування, 1964, с.63). Цей винахід прийнято за прототип. До його недоліків відносяться:

1. Наявність механізмів повороту визначає плавну зміну положення лопатей і знаходження однієї лопаті в максимально розгорнутому положенні проти потоку в момент знаходження в самому нижньому положенні, а інший соосной лопаті, максимально розташованої по потоку в самому верхньому положенні, у всіх інших положеннях все лопаті знаходяться під деяким кутом до потоку, що зменшує сумарне корисне зусилля нижніх лопатей і збільшує сумарну силу опору обертанню верхніх лопатей.

2. Наявність окремих коротких співвісних валів збільшує навантаження на підшипники, силу тертя і знос.

3. Наявність спеціальних механізмів повороту лопатей ускладнює конструкцію, знижує довговічність її роботи.

4. При обертанні частини лопатей проти вітру вузькі лопаті з механізмами рівномірного повороту не забезпечують їх загального горизонтального положення, створюють велике лобове опір і вертикальні навантаження, що зменшує ефективність роботи конструкції.

Метою винаходу є підвищення ефективності роботи вітродвигуна. З цією метою вітродвигун, що складається з маточини, двох пар поворотних лопатей, пов'язаних валами, розташованими в одній площині, один вал прямий, інший вал має центральне коліно, розташоване над прямим валом, співвісні лопаті виконані з центрами тяжіння, зміщеними відносно осі їх повороту з забезпеченням самоустановки лопатей в робоче положення шляхом повороту і встановлені взаємно перпендикулярно з можливістю контакту з упорами, розміщеними на ступиці, забезпечений двома додатковими перпендикулярно розташованими лопатями, пов'язаними валом, виконаним з центральним коліном, розташованим під прямим валом, лопаті мають секторну форму і встановлені таким чином , що їх бічні кромки при знаходженні лопатей в горизонтальній площині примикають один до одного з мінімальним зазором. Крім того, кожна лопать фіксується в горизонтальному положенні шляхом контакту основи лопаті з розташованими на ступиці рознесеними від осі вала верхнім і нижнім упорами.

Суть винаходу пояснюється кресленнями.

	На фіг.1 показаний вітродвигун зверху, без верхньої частини. На фіг.2 - вид А на фіг.1. На Фіг.3 - розріз валів Б-Б на фіг.1.

Вітродвигун складається з маточини 1 і трьох радіально розташованих валів 2, 3, 4 з взаємно перпендикулярними лопатями 5 і 6, 7 і 8, 9 і 10. Ось симетрії кожної лопаті зміщена щодо осі її повороту. На зовнішній поверхні маточини 1 встановлені упори 11 і 12, які взаємодіють з підставами лопатей 5, 6, 7, 8, 9, 10 при горизонтальному їх положенні. Вал 2 прямий, вали 3, 4 мають центральні коліна 13, 14, розташовані над і під прямим валом 2.

Ветродвігатель працює наступним чином

При наявності вітру лопаті 5-10 самі встановлюються на одній стороні вітродвигуна за вітром - вертикально, а на іншій стороні вітродвигуна проти вітру - горизонтально. Зміна положення лопатей 5 і 6, 7 і 8, 9 і 10 відбувається при збігу осі вала 2, 3 або 4 з напрямком вітру.

При відсутності вітру все лопаті 5-10 виставляються в рівноважний стан - під кутом -45 ° до вертикалі (подібно лопатей 5, 6 на фіг.1, 2) і знаходяться в такому положенні до появи вітру. Лопаті 5, 6 на валу 2, вісь якого збігається з напрямком вітру, не відчувають впливу вітру і, завдяки розташуванню центру тяжіння лопатей 5, 6 нижче осі повороту і знаходженню з протилежних сторін від вертикальної площини, що проходить через вісь вала 2, встановлюються під кутом ~45 ° до вертикалі. При обертанні вітродвигуна при невеликому куті між віссю вала 2 і напрямом вітру, завдяки зміщенню вниз і центрів тиску лопатей 5, 6 щодо осі повороту (осі вала 2) відбувається спільне силовий вплив вітру на лопаті 5, 6, що прагне повернути вал 2 в одну сторону , при цьому одна лопать встановлюється вертикально і рухається в напрямку вітру, а інша, зміщена на 90 °, встановлюється горизонтально і рухається проти вітру. На одній стороні вітродвигуна в вертикальному положенні виставляються кілька лопатей, найчастіше три, що рухаються за вітром, на іншій стороні вітродвигуна в горизонтальному напрямку - протилежні їм три лопаті, що рухаються проти вітру. Вертикальні, далеко один від одного розташовані лопаті створюють велику парусність, великий рівномірний силовий наголос, а горизонтальні лопаті, встановлені з незначним зазором, забезпечують мінімальний опір при русі їх проти вітру.

Маточина 1 має чечевицеобразную, шестигранну в плані форму з верхніми і нижніми упорами 11, 12 на кожній грані. Така форма забезпечує мінімальне затінення лопатей 5-10 і максимальне рознесення упорів 11, 12 від осей валів 2, 3, 4.

Лопаті 5, 6, 7, 8, 9, 10 мають секторну форму з мінімальними зазорами між секторами при горизонтальному положенні сусідніх лопатей (Фиг.1). При русі їх проти вітру забезпечується мінімальний опір руху. Повністю використовується діаметральний габарит вітроколеса. Короткі лопаті 5, 6, 7, 8, 9, 10 забезпечують малу різницю швидкостей у підстав і вершин лопатей 5-10, що зменшує шум при роботі і збільшує можливу швидкість обертання. Збільшується момент інерції, що підвищує рівномірність обертання. Велика площа кінцевій частині лопатей сприяє більшому її вигину під впливом вітру. При нормальному вітрі це збільшує рівномірність силового впливу на лопаті 5-10 і підвищує рівномірність обертання, а при сильному вітрі оберігає лопаті 5-10 і вітродвигун від перевантажень. Лопаті 5-10 виконані з нержавіючої сталі, бронзи або з пластмаси однієї або змінної товщини. Гнучкість лопатей 5-10 при роботі перешкоджає їх обмерзання.

Всі вали 2, 3, 4 лежать в одній площині і осі їх перетинаються в одній точці. Вал 2 виконаний прямим, а вали 3, 4 - з центральними колінами 13, 14. Таке рішення дозволяє мати все вали 2, 3, 4 цільними, з максимально рознесеними опорами, знизити навантаження на підшипники і знос деталей, виконати маточину 1 рознімною щодо підшипників , що спрощує виготовлення, складання та ремонт вітродвигуна. Фіксація лопатей 5-10 в горизонтальному напрямку здійснюється двома максимально рознесеними упорами 11, 12 (з пружними вставками - не показано). Це зменшує силу удару і шум при контакті лопатей 5-10 з упорами 11, 12. Збільшення потужності вітродвигуна можливо шляхом збільшення діаметра і використання більшого числа валів (4, 5, 6) і лопатей (8, 10, 12). Центральні коліна додаткових валів повинні бути більше. При цьому збільшуються горизонтальні розміри маточини 1, на верхній частині її можлива установка сонячних батарей.

При відсутності вітру все лопаті 5-10, завдяки зміщенню їх центрів тяжіння відносно осі повороту, виставляються в проміжне, стартове положення - під кутом ~45 ° до вертикалі. При появі вітру він впливає на площині більшості лопатей, які завдяки зміщенню центрів тиску нижче осі повороту повертаються і виставляються в робоче положення. Обертання вітродвигуна можливо вже при малій швидкості вітру, що збільшує час роботи вітродвигуна.

Завдяки великій кількості вертикально переміщаються за вітром лопатей і горизонтальному розташуванню протилежних лопатей, що рухаються проти вітру, досягається збільшення потужності і рівномірності обертання вітродвигуна. Конструкція не боїться перевантажень і обмерзання, проста, довговічна і естетична. Її можливо встановити окремо на стійці, або на будинку, легко зробити рознімної, зручною для транспортування і монтажу. Все це підвищує ефективність вітродвигуна. Автором виготовлений дослідний чотирилопатевий вітродвигун. Найбільший поперечний розмір - 206 мм, діаметр маточини - 44 мм, лопаті прямокутної форми 80 × 40. Вітродвигун починає обертатися від кімнатного вентилятора.

Винахід можливо використовувати і для міні-гідроелектростанцій, при цьому вісь ротора можливо розташовувати вертикально, горизонтально або під кутом до горизонту, в залежності від місцевих умов експлуатації.

Винахід можливо використовувати і в якості гребного колеса для судна. При горизонтальному розташуванні осі ротора в водний потік можливо занурювати частина колеса (менше половини).

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. вітрових турбін, що складається з маточини, двох пар поворотних лопатей, пов'язаних валами, розташованими в одній площині, один вал прямий, інший вал має центральне коліно, розташоване над прямим валом, співвісні лопаті виконані з центрами тяжіння, зміщеними відносно осі їх повороту із забезпеченням самоустановки лопатей в робоче положення шляхом повороту і встановлені взаємно перпендикулярно з можливістю контакту з упорами, розміщеними на ступиці, що відрізняється тим, що він забезпечений двома додатковими перпендикулярно розташованими лопатями, пов'язаними валом, виконаним з центральним коліном, розташованим під прямим валом, лопаті мають секторну форму і встановлені таким чином, що їх бічні кромки при знаходженні лопатей в горизонтальній площині примикають один до одного з мінімальним зазором.

2. Ветродвігатель по п.1, що відрізняється тим, що кожна лопать фіксується в горизонтальному положенні шляхом контакту основи лопаті з розташованими на ступиці рознесеними від осі вала верхнім і нижнім упорами.

Версія для друку
Дата публікації 31.01.2007гг

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