Начало раздела Производственные, любительские Радиолюбительские Авиамодельные, ракетомодельные Полезные, занимательные	Хитрости мастеру Электроника Физика Технологии Изобретения	Тайны космоса Тайны Земли Тайны Океана Хитрости Карта раздела
Использование материалов сайта разрешается при условии ссылки (для сайтов - гиперссылки)

ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2013648

ВЕТРОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ С ВЕРТИКАЛЬНОЙ ОСЬЮ ВРАЩЕНИЯ

Имя изобретателя: Копосов Вадим Федорович 
Имя патентообладателя: Копосов Вадим Федорович
Адрес для переписки: 
Дата начала действия патента: 1991.06.07 

Использование: в ветродвигателях с вертикальной осью вращения, в ветроэнергетике. Сущность изобретения: ветровой двигатель содержит ротор 1, вращающийся вокруг вертикальной оси 2. К ротору прикреплены оси 3, на которых установлены поворотные лопасти под углом к вертикали. Каждая лопасть соединена упругим элементом - пружиной 5 - с концом соседней оси и установлена с возможностью поворота на угол v + 90в одном направлении при сопротивлении упругих элементов и на угол 90- v в противоположном направлении, при котором упругие элементы не оказывают сопротивления повороту лопастей.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к области энергетики, в частности к конструкциям двигателей с осью вращения, перпендикулярной направлению ветра или потока жидкости. Ветровые двигатели могут быть использованы для проведения в действие электрических генераторов, водяных насосов, компрессоров и т. п.

Известны конструкции ветровых двигателей с вертикальной осью вращения, в которых лопасти ротора имеют возможность поворота вокруг собственной оси, расположенной перпендикулярно, параллельно или наклонно к оси вращения двигателя. Под действием ветра часть лопастей устанавливается вдоль направления ветра, оказывая ему незначительное сопротивление, а диаметрально расположенные лопасти устанавливаются поперек направления ветра, тем самым создавая усилие, приводящее к вращению ротора ветрового двигателя. Эти конструкции обеспечивают наибольший коэффициент использования энергии ветра независимо от направления ветра и не требуют ориентации двигателя по направлению ветра или элементов, направляющих струю ветра на лопасти двигателя.

Известны следующие конструкции: первичный двигатель, работающий от напора ветра и воды (заявка Японии N 59-32 661, кл. F 03 D 3/06, F 03 B 7/00, 1985); ветроколесо (патент США N 4 408 955, кл. F 03 D 7/06, 1984); приемник ветровой энергии с вертикальной осью и подвижными лопатками (заявка Франции 2.494.781 (AI), кл. F 03 D 3/06, 1982); ветросиловая установка (заявка Великобритании, N 2 119 025, кл. МКИ F 03 D 3/00, 1984); устройство для использования энергии ветра (заявка ФРГ N 0 32 33 618, кл. F 03 D 3/06, 1984); ветровой двигатель (заявка ПНР N 265 323, кл. F 03 D, 1989).

Общие недостатки всех перечисленных двигателей, разных по конструкции; при переходе лопастей из горизонтального положения в вертикальное, и наоборот, происходит удар лопасти о какие-либо упорные устройства, что приводит к деформации и к преждевременному выходу из строя лопастей, а так же к нежелательному шумовому эффекту; отсутствует защита от разрушения элементов конструкции при большой силе ветра.

Известна конструкция ветродвигателя, (авторское свидетельство СССР N 136 13 72, кл. F 03 D 3/06, 1986), выбранная в качестве прототипа. Это ветродвигатель с вертикальной осью вращения, содержащий ротор, прикрепленные к нему оси (махи) с роликами, опирающиеся на кольцевую направляющую, поворотные лопасти, установленные на осях под углом к вертикали и опущенные на упругие элементы (пружинные амортизаторы), а и упоры в виде тросов, препятствующие повороту лопастей на угол больше (в вертикальном положении) под действием ветра. Пружинные амортизаторы не оказывают сопротивления такому повороту, что вызывает сильный удар лопастей о тросы. Диаметрально противоположные лопасти, преодолевая сопротивление амортизаторов, поворачиваются на угол, близкий к горизонтальному, т. е. к 90^о - .

Недостатки этой конструкции: при занятии лопастью вертикального положения происходит ее удар, что приводит к преждевременному разрушению лопастей и тросов, которые являются несущими элементами для осей (махов). Это снижает надежность и долговечность ветродвигателя. Кроме того, удары создают нежелательный шумовой эффект; диаметрально противоположные лопасти не могут занять горизонтального положения из-за возрастающего сопротивления пружинного амортизатора, что вызывает нежелательное сопротивление вращению ротора ветродвигателя и следовательно понижает его КПД.

Цель изобретения - повышение надежности и долговечности ветрового двигателя, повышение его КПД, уменьшение уровня шума и защита ветрового двигателя от силы ветра больше допустимой.

Эти цели достигаются тем, что в известном ветровом двигателе с вертикальной осью вращения, содержащем ротор, прикрепленные к нему оси, на которых под углом к вертикали установлены поворотные лопасти, соединенные с упругими элементами и установленные с возможностью поворота на угол + 90^о в одном направлении при сопротивлении упругих элементов, и на угол 90^о - в противоположном направлении, при котором упругие элементы не оказывают сопротивления повороту лопастей.

В предложенном ветровом двигателе отсутствуют ударные нагрузки, так как лопасти под действием ветра, преодолевая сопротивление упругих элементов, имеют возможность повернуться в вертикальное положение и далее до + 90^о. Кроме того, при усилении ветра выше допустимого лопасти поворачиваются в указанном направлении на угол больше , что обеспечивает ветровому двигателю скорость вращения, близкую к начальной, независимо от увеличения скорости ветра.

Диаметрально противоположные лопасти из-за отсутствия сопротивления упругих элементов располагаются практически в горизонтальном положении, т. е. поворачиваются на угол 90^о - от исходного положения, что резко уменьшает сопротивление вращению ротора ветрового двигателя и увеличивает его КПД.

На чертеже изображен ветровой двигатель.

Ветровой двигатель состоит из ротора 1, вращающегося вокруг вертикальной оси 2. К ротору прикреплены оси 3, на которых установлены поворотно лопасти 4; 4.1; 4.2 и 4.4. Каждая лопасть соединена упругим элементом - пружиной 5 - с концом соседней оси. В исходном положении лопасти 4.2 и 4.4 повернуты на угол к вертикали. Двигатель работает следующим образом. При направлении ветра, указанном на чертеже, лопасти 4.2, преодолевая сопротивление пружины, устанавливаются в положение, близкое к вертикальному (на угол около величины ), а лопасть 4, не испытывая сопротивления пружины, поворачивается в положение, близкое к горизонтальному (на угол, близкий к величине 90о - ). Разность ветровых усилий, действующих на лопасть 4.2, находящуюся в положении, близком к вертикали, и на диаметрально расположенную лопасть 4, находящуюся в положении, близком к горизонтали, создает момент вращения ротора 1 ветрового двигателя.

В случае, когда сила ветра превышает допустимую, пружина 5, отрегулированная на определенную нагрузку, позволяет поворот лопасти 4.3 на угол больше . Причем чем больше сила ветра, тем на больший угол повернется лопасть. В результате пропорционально силе ветра уменьшаются лобовая площадь лопасти и угол атаки, что обеспечивает постоянную скорость вращения ротора двигателя независимо от увеличения скорости ветра и предохраняет конструкцию от разрушения.

Эффективность конструкции заключается в повышении надежности и долговечности элементов конструкции, понижении шумового эффекта, так как в предложенном ветровом двигателе отсутствуют ударные нагрузки. Повышается КПД ветрового двигателя, и двигатель защищается от силы ветра больше допустимой.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

ВЕТРОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ С ВЕРТИКАЛЬНОЙ ОСЬЮ ВРАЩЕНИЯ, содержащий вертикальный ротор с осями, установленные на осях под углом к вертикали поворотные лопасти, соединены с упругими элементами с возможностью поворота, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, каждая поворотная лопасть соединена посредством упругого элемента с концом соседней оси с возможностью поворота на угол +90^o в одном направлении при сопротивлении упругих элементов и на угол 90^o-в противоположном направлении, при котором упругие элементы не оказывают сопротивления повороту лопастей.

Версия для печати
Дата публикации 11.02.2007гг

НОВЫЕ СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ
	Технология изготовления универсальных муфт для бесварочного, безрезьбового, бесфлянцевого соединения отрезков труб в трубопроводах высокого давления (имеется видео)
	Технология очистки нефти и нефтепродуктов
	О возможности перемещения замкнутой механической системы за счёт внутренних сил
	Свечение жидкости в тонких диэлектрических каналох
	Взаимосвязь между квантовой и классической механикой
	Миллиметровые волны в медицине. Новый взгляд. ММВ терапия
	Магнитный двигатель
	Источник тепла на базе нососных агрегатов