| 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 RU2164624
Ветродвігатель для вітряків
Ім'я винахідника: Чудик М.М.
Ім'я патентовласника: П'ятигорська державна фармацевтична академія
Адреса для листування: 357532, Ставропольський край, м П'ятигорськ, пр. Калініна 11, П'ятигорська державна фармацевтична академія
Дата початку дії патенту: 1999.08.25
Винахід відноситься до області вітроенергетики і може бути використано в вітроенергетичних установках різної потужності. Технічний результат, що полягає в підвищенні ефективності, ККД вітродвигуна, досягається за рахунок того, що вітродвигун, що складається з вертикально встановленого в опорі з можливістю вільного обертання валу і рівновіддалених від валу з можливістю повороту навколо своїх осей лопатей, кінематично пов'язаних з ведучою зірочкою через ланцюгову передачу , відповідно до винаходу, складається з двох прямокутних удобообтекаемого профілю лопатей, здатних, при можливому обертанні вала і нерухомою провідної зірочці, обертатися навколо своїх осей, паралельних осі вала, з кутовою швидкістю, в два рази меншою кутовий швидкості обертання валу і спрямованої в бік, протилежний обертанню вала, причому ширина лопаті дорівнює подвоєному відстані від кромки вала до осі обертання лопаті, і кут, укладений між площинами лопатей, дорівнює 90 °.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до області вітроенергетики і може бути використано в вітроенергетичних установках (ВЕУ) різної потужності.
Відомі вітродвигуни, що складаються з вертикально встановленого в опорі з можливістю вільного обертання валу і лопатей, здатних повертатися навколо своїх осей (див. Патент Німеччини N 3534997 A-1 від 1.10.85 р). Такі вітродвигуни мають громіздку конструкцію і малий ККД.
Ближчим по влаштуванню до пропонованого вітродвигун є вітродвигун, що містить вертикальний вал, встановлений в опорі, рівновіддалені від вала з можливістю примусового повороту навколо своїх осей лопаті, кінематично пов'язані через ланцюгову передачу з ведучою зірочкою, встановленої на верхньому кінці вала (Європатент N 0008590 від 01.09 .78 р лист 6/12, фіг 12). У такому вітродвигунів на обертання лопатей витрачається значна частина потужності, тому його ККД досить низький.
Метою даного винаходу є підвищення ефективності та ККД вітродвигуна.
Ця мета досягається тим, що вітродвигун складається з двох прямокутних лопатей удобообтекаемого симетричного профілю, здатних, при можливому обертанні вітроколеса і нерухомою провідної зірочці, обертатися навколо своїх осей, паралельних осі вала, в сторону, протилежну обертанню вала, з кутовою швидкістю, в два рази меншою кутовий швидкості обертання валу, причому ширина лопаті дорівнює подвоєному відстані від кромки вала до осі обертання лопаті, а кут між площинами лопатей становить 90 o, є дві однакові, з'єднані разом, провідні зірочки і кожна з них кінематично пов'язана через ланцюгову передачу тільки з однієї лопатою, до того ж провідні зірочки з'єднані з флюгером і кут, укладений між площиною флюгера і площиною лопаті, в момент її можливого збіги з віссю вала, становить 90 o.
Суть винаходу пояснюється кресленнями, де: на фіг. 1 зображений вітродвигун, вид спереду; на фіг. 2 - вид збоку на флюгер, вид Б; на фіг. 3 - вид зверху, вид А; на фіг. 4 - розріз А-А; на фіг. 5 - розріз А-А повернений навколо осі вала на 90 o.
 |
 |
|
 |
 |
|
 |
 |
Вітродвигун складається з вертикально встановленого в опорі 1 з можливістю вільного обертання валу 2, двох прямокутних удобообтекаемого симетричного профілю лопатей 3, рівновіддалених від валу і встановлених своїми півосями 4 і 5 на кінцях верхніх 6, 7 водив, які закріплені на валу 2. Лопаті можуть обертатися навколо своїх осей, паралельних осі вала, а їх ширина d дорівнює подвоєному відстані d '' від кромки вала до осі обертання лопаті, т. е. d = 2d '' (фіг. 1). Кожна лопать кінематично пов'язана зі своєю провідною зірочкою 8 через ланцюгову передачу 9 і провідну зірочку 10, закріплену на півосі 4 (фіг. 1-3). Число зубів ведучої зірочки в два рази менше числа зубів зірочки 10. Дві однакові зірочки 8 закріплені на загальному трубчастому валу 11, який сидить на осі 12 і з'єднаному з флюгером 13. Вісь 12 є верхнім кінцем вала 2. Лопаті виставлені щодо флюгера так, що кут , укладений між площиною флюгера і площиною лопаті, в момент збігу її з віссю вала, дорівнює 90 o (фіг. 3), а кут між площинами лопатей становить 90 o. |
Ветродвігатель працює наступним чином
При наявності вітру, як показано стрілками (фіг. 4 і 5), флюгер, встановлюючи за вітром, повертає обидві лопаті в робоче положення на вітер. Під впливом вітру на лопаті вітроколесо з валом 2 будуть обертатися. Обертатимуться навколо своїх осей і лопаті з кутовий швидкістю, в два рази меншою, ніж вал, і в сторону, протилежну валу. Для визначення потужності на валу вітродвигуна складено графік зміни потужності, переданої на вал лопатями за один повний оберт вала. Як видно з фіг. 4 і 5, кожна лопать, володіючи максимальною площею робочої поверхні і властивістю парусності, передає на вал певну потужність у всіх точках кола з радіусом R, крім точки K, де лопаті приймають положення, паралельне вітрі, надаючи йому мінімальний опір. На початку обороту, коли лопата перпендикулярна вітрі (фіг. 4, точка H), вона передає на вал всю енергію прямого удару вітрового потоку перерізом, рівним площі робочої поверхні лопаті, тобто передає на вал максимальну потужність N м, що дорівнює 
кВт (див. фіг. 6), де C - коефіцієнт передачі потужності лопатою на вал (він дорівнює C = sin 2 C = sin 2 
,, де - Кут повороту лопаті до вітру); 
- Об'ємна вага повітря в кг / м 3; F - площа робочої поверхні лопаті в м 2; v - швидкість вітру в м / сек; g = 9,81. Коли лопать перпендикулярна вітрі C = 1. Під іншими кутами лопаті до вітру C буде зменшуватися і при повороті вала на 180 o = 0. Пропорційно C буде змінюватися і потужність, що передається на вал лопатою. Крива 1 показує зміну потужності, що передається на вал однієї лопатою за один оборот валу (див. Фіг. 6). Крива 2 показує зміну потужності, що передається на вал інший лопатою. Сумарна потужність, що передається на вал двома лопатями за один оборот валу, буде постійною потужністю N на валу даного вітродвигуна, тобто 
кВт. Втрата потужності на обертання лопатей навколо своїх осей тут буде незначною і до уваги не береться, тому що при обертанні вітроколеса лопаті самі можуть обертатися проти вала під впливом оточуючого їх повітряного потоку. Флюгер лише зберігає лопатей властивість парусності при мінливому вітрі.
Число оборотів n вала під навантаженням: 
об / с, де 
= 3,14.
При визначенні ККД даного вітродвигуна потрібно врахувати, що площа найбільшого перетину вітроколеса, перпендикулярного вітрі (миделевого перетин, фіг. 1), дорівнює 1,5 площі лопаті, без урахування площі поздовжнього перерізу вала і водив. Але цей вітродвигун повністю вловлює енергію повітряного потоку перерізом, рівним площі лопаті (див. Вище). Тоді відношення площі лопаті до миделевого перетину вітроколеса є ККД, тобто 1 / 1,5 = 0,666 ... Округляючи це число з урахуванням площі поздовжнього перерізу вала і водив, отримаємо ККД даного вітродвигуна не нижче 0,63. При використанні в такому вітродвигунів трьох подібних лопатей його ККД може зрости до 0,8.
Істотним відмітною ознакою пропонованого винаходу є те, що вітродвигун має прямокутні лопаті удобообтекаемого профілю і шириною, рівній подвоєній відстані від кромки вала до осі обертання лопаті, до того ж лопаті мають парусністю за рахунок обертання їх навколо своїх осей з кутовий швидкістю, в два рази меншою ніж вал, в напрямку проти вала і мають кінематичну зв'язок з флюгером.
Перевагою пропонованої конструкції є простота і компактність пристрою і підвищений ККД.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. вітрових турбін, що складається з вертикально встановленого в опорі з можливістю вільного обертання валу і рівновіддалених від валу з можливістю повороту навколо своїх осей лопатей, кінематично пов'язаних з ведучою зірочкою через ланцюгову передачу, що відрізняється тим, що вітродвигун складається з двох прямокутних удобообтекаемого профілю лопатей, здатних , при можливому обертанні вала і нерухомою провідної зірочці, обертатися навколо своїх осей, паралельних осі вала, з кутовою швидкістю, в два рази меншою кутовий швидкості обертання валу і спрямованої в бік, протилежний обертанню вала, причому ширина лопаті дорівнює подвоєному відстані від кромки вала до осі обертання лопаті і кут, укладений між площинами лопатей, дорівнює 90 o.
2. Ветродвігатель по п.1, що відрізняється тим, що вітродвигун має дві однакові з'єднані разом провідні зірочки і кожна з них кінематично пов'язана через ланцюгову передачу тільки з однієї лопатою.
3. вітрових по пп.1 і 2, що відрізняється тим, що провідні зірочки з'єднані з флюгером і кут, укладений між площиною флюгера і площиною лопаті в момент її можливого збіги з віссю вала, становить 90 o.
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.