Ветровой двигатель

 

Использование: относится к ветроэнергетике, к двигателям использующим энергию ветра. Сущность изобретения: ветровой двигатель, содержащий размещенные в опорных рамах и закрепленные на двух вертикальных осях, кинематически связанных между собой, ветроколеса с лопастями, вертикальную мачту, расположенную симметрично осей ветроколес с установленными на ней площадкой с механическим приводом и устройством ориентации. Два ветровых колеса с ветронаправляющим устройством между ними в виде выпуклой полосы расположены с взаимным размещением лопастей одного ветроколеса между лопастей другого ветроколеса и закреплены осями в опорной раме, с плоскими стабилизаторами ориентации по бокам и уравновешивающими противовесами, опирающейся на шарниры, закрепленные соосно с главным валом и инерционным маховиком механического привода с возможностью качания в вертикальной плоскости и смещенной назад относительно опорной стойки с площадкой и противовесом, опирающейся на подпятник с возможностью поворота на 360^o. 4 ил.

Изобретение относится к ветроэнергетике, к двигателям использующим энергию ветра.

Известны ветровые двигатели, содержащие ветровые колеса с лопастями вращающиеся на вертикальных осях. Наиболее близким к изобретению является ветровой двигатель по патенту РФ N 2009370 МКИ F 03 D 9/00 1994 г, содержащий размещенные в опорных режимах и закрепленные на двух вертикальных осях, кинематически связанных между собой, ветровые колеса с лопастями, вертикальную мачту расположенную симметрично относительно осей ветроколес с установленными на ней площадкой с механическим приводом и устройством ориентации к ветру.

Однако в таком ветровом двигателе взаимодействие рабочих органов с ветром недостаточно эффективно вследствие большой наветренной поверхности ветронаправляющего устройства, затрудняющей обеспечение достаточной ветроустойчивости и не позволяющей использовать ветровой двигатель в регионах, где наблюдаются сильные штормовые ветры.

Цель изобретения повышение эффективности путем улучшения взаимодействия рабочих органов с ветром.

Указанная цель достигается тем, что ветровой двигатель содержит два ветровых колеса с ветронаправляющим устройством между ними в виде выпуклой полосы, расположенные с взаимным размещением лопастей одного ветроколеса между лопастями другого ветроколеса и закрепленные кинематически связанными между собой вертикальными осями в опорной раме, с плоскостями стабилизаторами ориентации, закрепленными по бокам под острым углом к направлению ветра и уравновешивающими противовесами, опирающейся на шарниры, закрепленные соосно с главным валом и инерционным маховиком механического привода с возможностью качания в вертикальной плоскости и смещенной назад относительно опорной стойки, с площадкой и противовесом, опирающейся на подпятник с возможностью поворота на 360^o.

На фиг. 1 схематически изображен общий вид ветрового двигателя, вид на сторону, обращенную к ветру, противовес площадки и потребитель ветровой энергии не показаны; на фиг.2 изображен вид сбоку, стрелкой показано направление ветра, а штриховыми линиями наклон опорной рамы с ветровыми колесами; на фиг.3 вид сверху, стрелки показывают направление вращения ветровых колес.

Сведения подтверждающие возможность осуществления изобретения.

Ветровой двигатель содержит ветровые колеса 1 с лопастями 2 и ветронаправляющим устройством 3, закрепленные кинематически связанными между собой осями 4 в опорной раме 5, с плоскими стабилизаторами ориентации 6 и уравновешивающими противовесами 7, опирающейся на шарниры 8 закрепленные соосно с главным валом 9 и инерционным маховиком 10 механического привода и смещенной назад относительно опорной стойки 11, с площадкой 12 и противовесом 13, опирающейся на подпятник 14 с возможностью поворота на 360^o.

Устройство работает следующим образом. Ветровой двигатель симметричен относительно оси поворота проходящей через опорную стойку 11, а его одинаковые левая и правая части разделенные осью симметрии, при установившемся направлении ветра, постоянно стремятся сохранить равновесие, которое стабилизируют стабилизаторы 6, и занять фронтальное положение к направлению ветра. Ветер подувший с нового направления воздействует большей на наветренную часть со стабилизатором 6, поворачивает ветровой двигатель на подпятнике 14 и восстанавливает его фронтальное положение к новому направлению ветра, причем размещение рамы 5 за осью поворота создает эффект флага и активизирует ориентацию к новому направлению ветра. При фронтальном положении ветрового двигателя ветронаправляющее устройство 3 разделяет встречный ветре на два равных потока и направляет их на работающие лопасти 2 ветроколес 1, вращающихся в противоположных направлениях, одновременно создает разрежение воздуха вокруг отдыхающих лопастей 2 и повышает эффект воздействия ветра на работающие лопасти 2.

При скорости ветра, не превышающей расчетную, рама 5 сохраняет вертикальное положение при помощи противовесов 7, момент силы которых относительно шарниров 8 больше момента силы верхней части рамы 5 с ветроколесами 1. Ветер, скорость которого больше расчетной, действуя на верхнюю часть рамы 5 с ветроколесами 1, создает момент силы относительно шарниров 8, превышающий момент, создаваемый противовесами 7, в результате рама 5 поворачивается на шарнирах 8 и наклоняется на величину в зависимости от скорости ветра и может занимать горизонтальное положение, причем с ослаблением скорости ветра угол наклона уменьшается, с усилением увеличивается, при этом рама 5 на шарнирах 8 качается в вертикальной плоскости /кивает/, а при уменьшении скорости ветра до расчетной возвращается в вертикальное положение.

Ветер, скорость которого превышает расчетную, обеспечивает автоматическое регулирование частоты вращения ветровых колес 1 следующим образом /см. фиг. 4/. Скоростной напор ветра В, воздействуя на наклоненные лопасти 2, разлагается на С и А, вращающий ветроколесо 1, причем с увеличением В одновременно увеличивается угол наклона и уменьшается А, а сумма В + А сохраняется, сохраняется и частота вращения ветровых колес 1, которая дополнительно стабилизируется инерционным маховиком 10, с которого передается потребителю ветровой энергии.

Формула изобретения

Ветровой двигатель, содержащий размещенные в опорных рамах и закрепленные на двух вертикальных осях, кинематически связанных между собой, ветровые колеса с лопастями, вертикальную мачту, расположенную симметрично относительно осей ветровых колес, с установленными на ней площадкой с механическим приводом и устройством ориентации, отличающийся тем, что содержит два ветровых колеса с ветронаправляющим устройством между ними в виде выпуклой полосы, расположенных с взаимным размещением лопастей одного ветроколеса между лопастями другого ветроколеса и закрепленных осями в опорной раме, с плоскими стабилизаторами ориентации по бокам и уравновешивающими противовесами, опирающейся на шарниры, закрепленные соосно с главным валом и инерционным маховиком механического привода с возможностью качания в вертикальной плоскости, и смещенной назад относительно опорной стойки, с площадкой и противовесом, опирающейся на подпятник с возможностью поворота на 360°.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4