Ветродвигатель

Изобретение относится к ветроэнергетике. Технический результат заключается в увеличении критической скорости разрушения и срока службы ветродвигателя. Ветродвигатель содержит поворотную каретку - раму с горизонтальным валом, кронштейны и паруса-щиты, вращающиеся при помощи механизма управления, из 24 и 48-зубых звездочек с цепями - в 2 раза медленнее горизонтального вала, в верхнем положении работающие на полный напор ветра, а в остальных положениях галсами; для ориентации на ветер в задней части рамы подвешен закрылок - флюгер, от которого при помощи тросов наклоняются аэродинамические обтекатели, установленные в лобовой наклонной части рамы, с возвратными пружинами и сбрасывающие воздушный поток выше парусов-щитов и главной оси и стабилизирующие оборот главного вала. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к области ветроэнергетики.

Известен ветродвигатель парусного типа, содержащий поворотную вокруг вертикальной оси и ориентированную по ветру закрылком-флюгером каретку-раму, на боковых стойках которой подвешен горизонтальный вал, приводимый в движение через кронштейны посредством парусов-щитов, и механизм управления (см. RU 2095620 С1, кл. F 03 D 3/02, 10.11.1997), принятый по совокупности существенных признаков за прототип.

Недостатками ветродвигателя являются низкий КПД (коэффициент полезного действия) и невысокие надежность и срок службы ветродвигателя.

Технический результат, заключающийся в увеличении критической скорости разрушения и срока службы ветродвигателя, обеспечивается за счет того, что в ветродвигателе парусного типа, содержащем поворотную вокруг вертикальной оси и ориентированную по ветру закрылком-флюгером каретку-раму, на боковых стойках которой подвешен горизонтальный вал, приводимый в движение через кронштейны посредством парусов-щитов, и механизм управления, согласно изобретению, в лобовой наклонной части рамы установлены аэродинамические обтекатели, сбрасывающие воздушный поток выше парусов-щитов, причем обтекатели приводятся в действие закрылком-флюгером через тросы и возвратные пружины.

При этом паруса-щиты выполнены без жесткой оси из профильного материала, а их периметр симметрично с обеих сторон усилен пирамидальными стяжками. Механизм управления парусов-щитов выполнен из 48- и 24-зубых звездочек с цепями, а горизонтальный вал изготовлен из трех сегментов с тросовой растяжкой.

На фиг.1 изображен общий вид ветродвигателя; на фиг.2 изображен вид паруса-щита ветродвигателя, вид спереди; на фиг.3 изображен вид паруса-щита с ребра; на фиг.4 изображен вид паруса-щита с торца; на фиг.5 изображен механизм управления парусами-щитами; на фиг.6 изображен горизонтальный вал с тросовой растяжкой, вид с торца.

Ветродвигатель содержит поворотную вокруг вертикальной оси каретку-раму 1, на боковых стойках (не показаны) которой подвешен горизонтальный трехсегментный с тросовыми растяжками вал 2 вместе с кронштейнами 3, 4, усиленными пирамидальными стяжками с обеих сторон, паруса-щиты 5, 6, 7, механизм управления из 24- и 48-зубых звездочек с цепями 8, механизм ориентации по ветру закрылок - флюгер 9 в хвостовой части, от которого через тросы 10, 11 в носовой наклонной части поворачиваются аэродинамические обтекатели в форме двух плоскостей 12, 13 с возвратными пружинами 14, 15.

Ветродвигатель работает следующим образом.

Напор воздушного потока давит на закрылок-флюгер 9 и каретка-рама 1 поворачивается по ветру. При скорости ветра 1,5 м/с паруса-щиты 5, 6, 7 начинают вращаться в верхнем положении в полную силу, а в промежуточных положениях - галсами, приводят в движение через кронштейны 3, 4 горизонтальный вал 2 с кольцевым генератором (не показан). Сами паруса-щиты 5, 6, 7 через механизм управления 8 вращаются вокруг своих осей в 2 раза медленнее вала 2. В механизме управления 8 три 48-зубые звездочки парусов-щитов 5, 6, 7 своими цепями двигаются по 24-зубым звездочкам, установленным на кронштейнах 3, 4, от которых 48-зубые звездочки через центральную цепь меняют свою циркуляцию вокруг центральной 48-зубой звездочки, установленной на боковой стойке. При скорости ветра более 4 м/с от закрылка-флюгера 9 через тросы 10, 11 наклоняются аэродинамические обтекатели 12, 13 и все выше парусов-щитов сбрасывают воздушный поток. Наклон обтекателей 12, 13 пропорционален размерам закрылка-флюгера 9 и обратно пропорционален усилию возвратных пружин 14, 15. Под действием порывов ветра более 13 м/с обтекатели 12, 13 прижимаются к обрезиненной каретке-раме 1, а при большем ветре сбрасывают воздушный поток выше парусов-щитов 5, 6, 7, предотвращая разрушение ветродвигателя. Уплотнение воздуха выше обтекателей 12, 13 просматривается во время снежной метели, мелкого косого дождя и задымления воздуха (аналогично обтекателям ходового мостика торпедного катера). Таким образом, при ветре более 4 м/с обороты ветродвигателя стабилизируется, а подвеска вала 2 на пружинах 14, 15 увеличивает срок службы ветродвигателя.

Эффективная парусность парусов-щитов 5, 6, 7 на валу 2, смещенном за центр каретки-рамы 1 (аналогично паруснику, двигающемуся навстречу ветру галсами со скользящим носовым парусом) с закрылком-флюгером 9 больше, чем эффективная парусность обтекателей 12, 13, обеспечивает работу ветродвигателя до скорости среднестатистического урагана с простоем менее 50% при среднем воздушном потоке 2 м/с.

1. Ветродвигатель парусного типа, содержащий поворотную вокруг вертикальной оси и ориентированную по ветру закрылком-флюгером каретку-раму, на боковых стойках которой подвешен горизонтальный вал, приводимый в движение через кронштейны посредством парусов-щитов, и механизм управления, отличающийся тем, что в лобовой наклонной части рамы установлены аэродинамические обтекатели, сбрасывающие воздушный поток выше парусов-щитов, причем обтекатели приводятся в действие закрылком-флюгером через тросы и возвратные пружины.

2. Ветродвигатель по п.1, отличающийся тем, что паруса-щиты выполнены без жесткой оси из профильного материала, а их периметр симметрично с обеих сторон усилен пирамидальными стяжками.

3. Ветродвигатель по п.1, отличающийся тем, что механизм управления парусов-щитов выполнен из 48- и 24-зубых звездочек с цепями.

4. Ветродвигатель по п.1, отличающийся тем, что горизонтальный вал изготовлен из трех сегментов с тросовой растяжкой.