RU128160U1

RU128160U1 - WIND POWER CAR

Info

Publication number: RU128160U1
Application number: RU2012156130/11U
Authority: RU
Inventors: Никита Юрьевич Иванов; Ярослав Дмитриевич Смирнов; Максим Васильевич Кулик; Олег Вадимович Шабалин; Анатолий Сергеевич Кочетов
Original assignee: Межрегиональное общественное учреждение "Институт инженерной физики"
Priority date: 2012-12-25
Filing date: 2012-12-25
Publication date: 2013-05-20

Abstract

Ветроэлектроавтомобиль, содержащий конусообразный диффузор набегающего потока воздуха, ветроколесо, электрогенератор постоянного тока, отличающийся тем, что содержит складной шланг-рукав и конусообразный полый флюгер, узкая часть которого выполнена с проходным отверстием для присоединения к нему складного шланга-рукава на стоянках ветроэлектроавтомобиля при отсутствии ветра, проходное отверстие закрыто крышкой во время движения ветроэлектроавтомобиля, узкая часть конусообразного полого флюгера соединена с узкой частью конусообразного диффузора набегающего потока воздуха, конусообразный полый флюгер установлен на крыше ветроэлектроавтомобиля с возможностью флюгерного поворота, конусообразный диффузор набегающего потока воздуха выполнен из прозрачного материала и нижней своей частью закрывает окна кабины водителя ветроэлектроавтомобиля, ветроколесо выполнено соосным сдвоенным, с противоположным друг другу направлением их вращения, которые установлены на входе конусообразного диффузора набегающего потока воздуха, оси сдвоенных ветроколес соединены через конусообразные зубчатые колеса с валом электрогенератора постоянного тока, лопасти ветроколес установлены на спицах с возможностью их разрешенного подпружиненного поворота относительно продольной оси спицы под действием центробежной силы в сторону уменьшения угла атаки, в каждую обмотку ротора электрогенератора постоянного тока включена общая точка соединения пары последовательное соединенных между собой вращающихся диодов, аноды которых подключены к вращающемуся кольцевому токосъемнику «-», а катоды каждой пары вращающихся диоA wind electric car containing a cone-shaped diffuser of the incoming air flow, a wind wheel, a direct current generator, characterized in that it contains a foldable hose-sleeve and a cone-shaped hollow vane, the narrow part of which is made with a through hole for attaching a collapsible hose-sleeve to it at parking lots of a wind electric car in the absence of wind , the passage opening is closed with a cover during the movement of the wind electric car, the narrow part of the cone-shaped hollow vane is connected to the narrow part of the cone-shaped diffuser of the incoming air flow, the cone-shaped hollow vane is installed on the roof of the wind-driven electric car with the possibility of vane rotation, the cone-shaped diffuser of the incoming air flow is made of its transparent material and the lower part closes the windows of the driver's cab of the wind electric car, the wind wheel is made coaxial, double, with the opposite direction of their rotation, which are installed at the entrance of the cone-shaped diffuser on running air flow, the axes of double wind wheels are connected through conical gears with the shaft of a DC electric generator, the blades of the wind wheels are installed on the spokes with the possibility of their permitted spring-loaded rotation relative to the longitudinal axis of the spoke under the action of centrifugal force in the direction of decreasing the angle of attack, into each winding of the rotor of the DC electric generator the common point of connection of a pair of serially connected rotating diodes is switched on, the anodes of which are connected to the rotating ring current collector "-", and the cathodes of each pair of rotating diodes

Description

Полезная модель относится к области электротранспортных средств и может быть использована в электрических тяговых системах транспортных средств с электрическим питанием от природных возобновляемых источников энергоснабжения, в частности, ветровой энергии.The utility model relates to the field of electric vehicles and can be used in electric traction systems of vehicles powered by natural renewable energy sources, in particular, wind energy.

Известно устройство для подзаряда аккумуляторных батарей электротранспортного средства, содержащее конусообразный уловитель набегающего потока воздуха овальной формы с полированными внутренними поверхностями, турбину и конусообразную отводящую трубу, которые установлены на крыше электротранспортного средства [1]. Вал турбины соединен с валом электрогенератора для подзаряда аккумуляторных батарей. Эффективность известного устройства может проявиться на удаленных пустынных стоянках, когда, при наличии ветра, аккумуляторные батареи заряжаются за счет использования энергии ветра. В движении электротранспортного средства по ровной дороге вырабатываемая турбиной электрическая энергия почти равна затрачиваемой энергии на преодоление силы воздушного лобового сопротивления электротранспортного средства и на преодоление силы тяжести перевозимого дополнительного электроветрового оборудования, т.к. установленный на крыше уловитель набегающего потока воздуха обладает нежелательной для любого транспортного средства большой парусностью.A device for recharging batteries of an electric vehicle is known, comprising a cone-shaped oversized air trap with polished internal surfaces, a turbine and a cone-shaped outlet pipe that are mounted on the roof of an electric vehicle [1]. The turbine shaft is connected to the generator shaft to recharge the batteries. The effectiveness of the known device can manifest itself in remote desert parking, when, in the presence of wind, the batteries are charged by using wind energy. In the movement of an electric vehicle on a flat road, the electric energy generated by the turbine is almost equal to the energy expended to overcome the air drag of the electric vehicle and to overcome the gravity of the transported additional electric wind equipment, as a roof mounted air flow trap has a large windage that is undesirable for any vehicle.

Недостаток известного устройства состоит в том, что при движении электротранспортного средства под уклон с большой скоростью развивается большой кинетический крутящий момент турбины (гироскопический момент), направление вектора которого сохраняется неизменным в мировом пространстве. В этом случае разрушаются либо боковые подшипники турбины, либо электротранспортное средство теряет дорожную управляемость.A disadvantage of the known device is that when the electric vehicle moves downhill at high speed, a large kinetic torque of the turbine (gyroscopic moment) develops, the vector direction of which remains unchanged in world space. In this case, either the side bearings of the turbine are destroyed, or the electric vehicle loses road controllability.

Наиболее близким к предлагаемому известным техническим решением в качестве прототипа является электромикроавтобус экологически чистый и безопасный для людей, содержащий конусообразный диффузор набегающего потока воздуха, ветроколесо, электрогенератор постоянного тока, зарядное устройство и аккумуляторные батареи [2]. Конусообразный диффузор набегающего потока воздуха оборудован защитной сеткой и совместно с ветроколесом и электрогенератором в качестве автономного ветряного источника электрической энергии установлены на крыше электромикроавтобуса в количестве до четырех комплектов, один из которых может размещаться на переднем бампере электромикроавтобуса. Каждый комплект автономного ветряного источника электрической энергии обеспечивает электрической энергией различные ее бортовые потребители: устройство подзаряда аккумуляторных батарей, снегоочистители окон, работа фары, подогрев пищи и др. На единую, общую электрическую нагрузку электрические генераторы постоянного тока не подключаются, т.к. большой ток нагрузки, протекая по цепи якоря генератора, формирует вокруг себя свое собственное сильное магнитное поле, которое искажает магнитное поле статора, что приводит к снижению КПД электрогенератора.The closest to the proposed well-known technical solution as a prototype is an eco-minibus environmentally friendly and safe for people, containing a cone-shaped free-air diffuser, a wind wheel, a direct current electric generator, a charger and rechargeable batteries [2]. A cone-shaped free-air diffuser is equipped with a protective grid and, together with a wind wheel and an electric generator, are installed on the roof of an electric minibus in an amount of up to four sets as an autonomous wind source of electric energy, one of which can be placed on the front bumper of an electric minibus. Each set of an autonomous wind source of electric energy provides electric energy to its various on-board consumers: battery charging device, window snow blowers, headlights, food heating, etc. Electric DC generators are not connected to a single common electric load, because a large load current flowing along the generator armature circuit forms around itself its own strong magnetic field, which distorts the stator magnetic field, which leads to a decrease in the efficiency of the generator.

Недостаток прототипа заключается в том, что при слабом потоке набегающего воздуха, например, при движении электротранспортного средства на подъем или при слабом ветре (штиль) на стоянках, ветровые энергетические установки не работают. При сильном потоке набегающего потока воздуха формируется большой крутящий кинетический момент ветроколеса (как у гироскопа), который разрушает его боковые подшипники и нарушает дорожную управляемость электротранспортного средства. При ураганном ветре из-за большой парусности воздушных силовых установок происходит их разрушение. Кроме того, в прототипе низкий коэффициент использования энергии ветра, т.к. отсутствует флюгер, и не используется аэродинамическая подъемная сила ветроколеса для преодоления скользких и буксующих участков дороги.The disadvantage of the prototype is that with a weak flow of incoming air, for example, when the electric vehicle is moving uphill or when the wind is light (calm) in parking lots, wind power plants do not work. With a strong flow of the incoming air flow, a large kinetic moment of the wind wheel is formed (like a gyroscope), which destroys its side bearings and violates the road controllability of the electric vehicle. In a hurricane wind, due to the large windage of the air power plants, they are destroyed. In addition, in the prototype low coefficient of utilization of wind energy, because there is no weather vane, and the aerodynamic lift of the wind wheel is not used to overcome slippery and stalled sections of the road.

Целью полезной модели (техническим результатом) является расширение диапазона использования энергии воздушных потоков ветра от нуля (штиль) до ураганного ветра на ветроэлектроавтомобилях путем взаимной компенсации крутящих моментов двух ветроколес, соосно вращающихся в противоположных друг другу направлениях с автоматическим отслеживаем угла атаки их лопастей в зависимости от скорости их вращения. Кроме того, другими неразрывными целями полезной модели являются повышение коэффициента использования энергии ветра путем отслеживания положения ветроколеса против направления ветра с помощью флюгера, повышение КПД электрогенератора постоянного тока за счет применения вращающихся спаренных диодов в обмотках ротора, а также использование аэродинамической подъемной силы ветроколеса для преодоления автомобильным транспортным средством скользких и буксующих участков дороги.The purpose of the utility model (technical result) is to expand the range of use of wind air flow energy from zero (calm) to hurricane winds on wind turbines by mutually compensating the torques of two wind wheels, coaxially rotating in opposite directions with automatic tracking of the angle of attack of their blades depending on the speed of their rotation. In addition, other inextricable goals of the utility model are to increase the coefficient of use of wind energy by tracking the position of the wind wheel against the direction of the wind using a weather vane, increasing the efficiency of the direct current generator by using rotating twin diodes in the rotor windings, and also using the aerodynamic lifting force of the wind wheel to overcome automobile vehicle slippery and stalled sections of the road.

Сущность полезной модели состоит в том, что, кроме известных и общих отличительных признаков, а именно: конусообразного диффузора набегающего потока воздуха, ветроколеса и электрогенератора постоянного тока, предлагаемый ветроэлектроавтомобиль содержит складной шланг-рукав и конусообразный полый флюгер, узкая часть которого выполнена с проходным отверстием для присоединения к нему складного шланга-рукава на стоянках ветроэлектроавтомобиля при отсутствии ветра, проходное отверстие закрыто крышкой во время движения ветроэлектроавтомобиля, узкая часть конусообразного полого флюгера соединена с узкой частью конусообразного диффузора набегающего потока воздуха, конусообразный полый флюгер установлен на крыше ветроэлектроавтомобиля с возможностью флюгерного поворота, конусообразный диффузор набегающего потока воздуха выполнен из прозрачного материала и нижней своей частью закрывает окна кабины водителя ветроэлектроавтомобиля, ветроколесо выполнено соосным сдвоенным, с противоположным друг другу направлением их вращения, которые установлены на входе конусообразного диффузора набегающего потока воздуха, оси сдвоенных ветроколес соединены через конусообразные зубчатые колеса с валом электрогенератора постоянного тока, лопасти ветроколес установлены на спицах с возможностью их разрешенного подпружиненного поворота относительно продольной оси спицы под действием центробежной силы в сторону уменьшения угла атаки, в каждую обмотку ротора электрогенератора постоянного тока включена общая точка соединения пары последовательное соединенных между собой вращающихся диодов, аноды которых подключены к вращающемуся кольцевому токосъемнику «-», а катоды каждой пары вращающихся диодов подсоединены к вращающемуся кольцевому токосъемнику «+», неподвижные выводы вращающихся кольцевых токосъемников связаны с соответствующими клеммами «-» и «+» электрогенератора постоянного тока.The essence of the utility model is that, in addition to the well-known and general distinguishing features, namely: a cone-shaped free-air diffuser, a wind wheel and a direct current electric generator, the proposed wind-driven vehicle contains a folding hose-sleeve and a cone-shaped hollow weather vane, the narrow part of which is made with a passage opening for attaching a folding hose-sleeve to the parking lots of the wind turbine in the absence of wind, the passage opening is closed by a lid during the movement of the wind turbine mobile, the narrow part of the cone-shaped hollow weather vane is connected to the narrow part of the cone-shaped air flow diffuser, the cone-shaped hollow weather vane is mounted on the roof of the wind-driven vehicle with the possibility of vane turning, the cone-shaped diffuser of the incoming air flow is made of transparent material and the bottom part covers the windows of the driver’s cabin by the wind electric car coaxial double, with the opposite direction of their rotation, which are installed at the inlet of the cone of a different air flow diffuser, the axes of the twin wind wheels are connected via bevel gears to the shaft of a DC electric generator, the wind wheel blades are mounted on the spokes with the possibility of their spring-loaded rotation relative to the longitudinal axis of the spoke under the action of centrifugal force in the direction of decreasing the angle of attack, into each winding of the electric generator rotor DC current, the common point is connected to a pair of series-connected interconnected rotating diodes, the anodes of which are connected yucheny to the rotating annular current collector "-", and the cathodes of each pair rotating diodes are connected to a rotary current collector ring "+" terminals fixed rotating annular friction members are connected with respective terminals "-" and "+" DC power generator.

Новизна полезной модели состоит в том, что предлагаемый ветроэлектроавтомобиль содержит складной шланг-рукав и конусообразный полый флюгер, узкая часть которого выполнена с проходным отверстием для присоединения к нему складного шланга-рукава на стоянках ветроэлектроавтомобиля при отсутствии ветра, проходное отверстие закрыто крышкой во время движения ветроэлектроавтомобиля, узкая часть конусообразного полого флюгера соединена с узкой частью конусообразного диффузора набегающего потока воздуха, конусообразный полый флюгер установлен на крыше ветроэлектроавтомобиля с возможностью флюгерного поворота, конусообразный диффузор набегающего потока воздуха выполнен из прозрачного материала и нижней своей частью закрывает окна кабины водителя ветроэлектроавтомобиля, ветроколесо выполнено соосным сдвоенным, с противоположным друг другу направлением их вращения, которые установлены на входе конусообразного диффузора набегающего потока воздуха, оси сдвоенных ветроколес соединены через конусообразные зубчатые колеса с валом электрогенератора постоянного тока, лопасти ветроколес установлены на спицах с возможностью их разрешенного подпружиненного поворота относительно продольной оси спицы под действием центробежной силы в сторону уменьшения угла атаки, в каждую обмотку ротора электрогенератора постоянного тока включена общая точка соединения пары последовательное соединенных между собой вращающихся диодов, аноды которых подключены к вращающемуся кольцевому токосъемнику «-», а катоды каждой пары вращающихся диодов подсоединены к вращающемуся кольцевому токосъемнику «+», неподвижные выводы вращающихся кольцевых токосъемников связаны с соответствующими клеммами «-» и «+» электрогенератора постоянного тока, что обеспечивает расширение диапазона использования энергии воздушных потоков ветра от нуля (штиль) до ураганного ветра, повышение коэффициента использования энергии ветра, КПД электрогенератора постоянного тока и успешное преодоление автомобильным транспортным средством скользких участков дороги.The novelty of the utility model is that the proposed wind turbine contains a folding hose-sleeve and a cone-shaped hollow weather vane, the narrow part of which is made with a passage hole for attaching a folding hose-sleeve to the parking lots of the wind turbine in the absence of wind, the passage hole is closed by a lid during the movement of the wind turbine , the narrow part of the cone-shaped hollow weather vane is connected to the narrow part of the cone-shaped air flow cone, the cone-shaped hollow weather vane is installed it is connected on the roof of a wind-driven electric vehicle with the possibility of vane turning, the cone-shaped free air diffuser is made of transparent material and its lower part covers the windows of the driver’s cabin of the wind-driven electric car, the wind wheel is made coaxial double, with the opposite direction of their rotation, which are installed at the inlet of the conical free-air diffuser , the axles of the twin windwheels are connected through cone-shaped gears to the shaft of the DC generator, the mouths of the wind wheel are mounted on the spokes with the possibility of their spring-loaded rotation relative to the longitudinal axis of the spoke under the action of centrifugal force in the direction of decreasing the angle of attack, in each winding of the rotor of the DC electric generator there is a common connection point for a pair of series-connected rotating diodes, the anodes of which are connected to a rotating ring current collector “-”, and the cathodes of each pair of rotating diodes connected to a rotating ring current collector “+”, fixed terminal rotating ring current collectors are connected with the corresponding terminals “-” and “+” of the direct current generator, which provides an extension of the range of use of wind air flow energy from zero (calm) to hurricane winds, an increase in the use of wind energy, the efficiency of the direct current generator and the successful overcoming of automobile vehicle slippery sections of the road.

Продольное сечение предлагаемого ветроэлектроавтомобиля схематично изображено на фиг.1 для случая, когда его скорость движения превышает скорость ветра, при этом на фиг.1 показан пунктирной линией шланг-рукав в развернутом виде на стоянке транспортного средства, когда нет ветра (штиль), на фиг.2 представлена конструктивная схема подпружиненной поворотной лопасти ветроколеса.A longitudinal section of the proposed wind electric vehicle is schematically shown in figure 1 for the case when its speed exceeds the speed of the wind, while figure 1 shows the dashed line of the hose-sleeve in the expanded form in the parking lot of the vehicle when there is no wind (calm), in Fig. .2 a structural diagram of a spring-loaded rotary blade of a wind wheel is presented.

На фиг.1 и 2 обозначено: 1 - полый конусообразный диффузор набегающего потока воздуха; 2 и 3 - наружная (полая) и внутренняя оси ветро-колес соответственно; 4 - крышка проходного отверстия; 5 и 6 - конические зубчатые шестеренки (колеса) наружной и внутренней осей ветроколес соответственно; 7 - полый конусообразный флюгер; 8 и 9 - лопасти ветроколес, вращающихся в противоположных друг другу направлениях; 10 - коническая зубчатая шестеренка; 11 - электрогенератор постоянного тока; 12 - вал электрогенератора; 13 - кузов ветроэлектроавтомобиля; 14 - шланг-рукав в развернутом виде на стоянке транспортного средства при отсутствии ветра (штиль); 15 - обод ветроколеса; 16 - отверстие в ободе для размещения спицы; 17 - спица ветроколеса; 18 - отверстие в ободе для размещения фиксатора; 19 - фиксатор поворота лопасти; 20 - пружина-защелка; 21 - противодействующая центробежной силе пружина; 22 - ступица ветроколеса.In figures 1 and 2 are indicated: 1 - a hollow cone-shaped diffuser of the incoming air flow; 2 and 3 - the outer (hollow) and the inner axis of the wind wheels, respectively; 4 - a cover of a passage opening; 5 and 6 - bevel gears (wheels) of the outer and inner axes of the wind wheels, respectively; 7 - a hollow cone-shaped weather vane; 8 and 9 - blades of windwheels rotating in opposite directions; 10 - bevel gear; 11 - a direct current electric generator; 12 - electric generator shaft; 13 - a body of a wind-driven electric vehicle; 14 - hose-sleeve in expanded form in the parking lot of the vehicle in the absence of wind (calm); 15 - a rim of a wind wheel; 16 - hole in the rim to accommodate the spokes; 17 - a spoke of a wind wheel; 18 - hole in the rim to accommodate the latch; 19 - latch rotation of the blade; 20 - spring latch; 21 - counteracting centrifugal force spring; 22 - the hub of the wind wheel.

В исходном положении внутри полого конусообразного диффузора набегающего потока воздуха 1 размещены одна внутри (наружной) другой 2 внутренняя ось 3 сдвоенных ветроколес. Крышка 4 проходного отверстия закрыта.In the initial position, inside the hollow cone-shaped cone of the incoming air flow 1, one inside the (outer) other 2 inner axis 3 of the twin wind wheels is placed. The cover 4 of the passage opening is closed.

Обод конического зубчатого колеса 5 через подшипник удерживает полый конусообразный диффузор набегающего потока воздуха 1 на крыше ветроэлектроавтомобиля, а обод конического зубчатого колеса 6 через соответствующий подшипник удерживает полый конусообразный флюгер 7 на крыше ветроэлектроавтомобиля. Лопасти 8 и 9 ветроколес вращаются в противоположных друг другу направлениях. Коническая зубчатая шестеренка 10 соединена с электрогенератором постоянного тока 11 с помощью вала 12. Электрогенератор 11 закреплен к корпусу кузова 13 ветроэлектроавтомобиля растяжками. Нижняя часть конусообразного диффузора 1 со стороны окон кабины водителя выполнена из прозрачного материала. Складной рукав-шланг 14 на фиг.1 показан пунктирными линиями и устанавливается на стоянке, когда нет ветра. В ободе 15 ветроколеса выполнено отверстие 16 для размещения в нем спицы 17. В отверстии 18 обода 15 ветроколеса установлен фиксатор 19 поворота лопасти 8 (9). Внутри обода 15 на фиксаторе 19 расположены пружины-защелки 20. Противодействующая центробежной силе пружина 21 одним концом закреплена к спице 17, а другим концом связана с корпусом ступицы 22 ветроколеса.The rim of the bevel gear 5 through the bearing holds the hollow cone-shaped free-air diffuser 1 on the roof of the electric vehicle, and the rim of the bevel gear 6 through the corresponding bearing holds the hollow conical weather vane 7 on the roof of the electric vehicle. The blades 8 and 9 of the wind wheel rotate in opposite directions. The bevel gear gear 10 is connected to the DC electric generator 11 by means of the shaft 12. The electric generator 11 is fixed to the body of the windshield 13 of the vehicle by stretch marks. The lower part of the conical diffuser 1 from the side of the windows of the driver's cab is made of transparent material. Folding hose-hose 14 in figure 1 is shown in dashed lines and is installed in the parking lot when there is no wind. An aperture 16 is made in the rim 15 of the wind wheel to accommodate the spokes 17. In the hole 18 of the rim 15 of the wind wheel, a latch 19 for turning the blades 8 (9) is installed. Latch springs 20 are located inside the rim 15 on the latch 19. The spring 21 counteracting centrifugal force is fixed at one end to the spoke 17 and connected at the other end to the body of the hub 22 of the wind wheel.

Предлагаемый ветроэлектроавтомобиль работает следующим образом.The proposed wind turbine operates as follows.

При движении ветроэлектроавтомобиля со скоростью, меньшей скорости ветра, набегающий поток воздуха, как и в прототипе, улавливается коническим диффузором 1. Этот поток воздуха заставляет вращаться лопасти 8 и 9 ветроколес в противоположных друг другу направления. Вращения ветроколес через их оси 2 и 3 передаются с помощью зубчатых конических шестеренок 5, 6 и 10 на вал 12 электрогенератора 11. Выработанная электрическая энергия электрогенератором 11 направляется на подзарядку аккумуляторных батарей, которые на чертеже не показаны. При вращении одного ветроколеса формируется кинетический крутящий момент, вектор направления которого сохраняет свое неизменное положение в мировом пространстве, что приводит к выходу из строя боковых подшипников ветроколес прототипа и ухудшает дорожную управляемость транспортного средства. В предлагаемом техническом решении используются два ветроколеса, которые вращаются в противоположных друг другу направлениях и сформированные их кинетические моменты компенсируют друг друга. Одинаковую скорость вращения ветроколес и полную взаимную компенсацию их кинетических моментов обеспечивает механический дифференциал, образованный из конических зубчатых шестеренок 5, 6 и 10. При выполнении маневренных действий (обгон, повороты) ветроэлектроавтомобилем конический диффузор 1 с помощью флюгера 7 поворачивается и улавливают максимально возможный набегающий поток воздуха, что выгодно повышает коэффициент использования энергии потоков воздуха.When the wind electric car moves at a speed less than the wind speed, the incoming air flow, as in the prototype, is captured by the conical diffuser 1. This air flow forces the blades 8 and 9 of the wind wheels to rotate in opposite directions. The rotation of the wind wheels through their axes 2 and 3 is transmitted using bevel gears 5, 6 and 10 to the shaft 12 of the generator 11. The generated electric energy by the generator 11 is directed to recharge the batteries, which are not shown in the drawing. When one of the wind wheels rotates, a kinetic torque is formed, the direction vector of which remains unchanged in world space, which leads to failure of the side bearings of the prototype wind wheels and impairs the roadability of the vehicle. In the proposed technical solution, two wind wheels are used, which rotate in opposite directions and the kinetic moments formed by them cancel each other out. The identical speed of rotation of the wind wheels and the complete mutual compensation of their kinetic moments is ensured by the mechanical differential formed from bevel gears 5, 6 and 10. When performing maneuvering actions (overtaking, turns) by a wind electric vehicle, the conical diffuser 1 turns with the help of a weather vane 7 and picks up the maximum possible incoming flow air, which advantageously increases the utilization of energy of air flows.

При движении ветроэлектроавтомобиля в условиях сильного ветра, когда скорость ветра превышает скорость движения ветроэлектроавтомобиля, под действием конусообразного полого флюгера 7 его продольная ось может не совпадать с продольной осью кузова 13 ветроэлектроавтомобиля. В этом случае за счет работы флюгера 7 конический диффузор 1 автоматически поворачивается против направления ветра, повышая коэффициент использования энергии ветра.When a wind-driven vehicle moves in conditions of strong wind, when the wind speed exceeds the speed of the wind-driven vehicle, its longitudinal axis may not coincide with the longitudinal axis of the body 13 of the wind-driven vehicle under the action of a cone-shaped hollow weather vane 7. In this case, due to the operation of the weather vane 7, the conical diffuser 1 automatically rotates against the direction of the wind, increasing the utilization of wind energy.

При ураганном ветре целесообразно сделать остановку ветроэлектроавтомобиля, как и для всех транспортных средств. Под действием центробежной силы вначале фиксатор 19 переместится в радиальном направлении в отверстии 18 обода 15 вдоль своей продольной оси, подожмет концы пружины-защелки 20, полностью войдет в отверстие 18 обода 15 ветроколеса, снимет свое фиксирующее действие и освободит лопасти 8 (9) для их поворота. Далее подпружиненные противодействующей пружиной 21 лопасти 8 (9) ветроколес под действием центробежной силы поворачиваются относительно продольной оси спицы 17 в отверстиях 16 обода 15 и ступицы 22 в сторону минимального (нулевого) угла атаки, выполняя при этом в основном функцию флюгера.In hurricane winds, it is advisable to stop the wind electric vehicle, as for all vehicles. Under the action of centrifugal force, initially, the latch 19 will move radially in the hole 18 of the rim 15 along its longitudinal axis, will compress the ends of the spring-latch 20, will fully enter the hole 18 of the rim 15 of the wind wheel, release its locking action and release the blades 8 (9) for them turning. Further, the blades 8 (9) of the wind wheel spring-loaded by the opposing spring 21 under the action of centrifugal force rotate relative to the longitudinal axis of the spoke 17 in the holes 16 of the rim 15 and the hub 22 towards the minimum (zero) angle of attack, while performing mainly the function of a wind vane.

После прекращения ураганного ветра подпружиненные поворотные лопасти 8 (9) ветроколес под действием своих пружин 21 поворачиваются (возвращаются) на максимальный угол атаки, обеспечивая максимальную чувствительность ветроколес к слабому ветру, так как в предлагаемом центробежном регуляторе скорости вращения ветроколес отсутствуют известные инерционные грузы, которые использовались в качестве чувствительных элементов известных центробежных регуляторов частоты вращения ветроколес.After the hurricane wind ceases, the spring-loaded rotary blades 8 (9) of the wind wheels under the action of their springs 21 rotate (return) to the maximum angle of attack, providing the maximum sensitivity of the wind wheels to a weak wind, since the proposed centrifugal speed controller of the wind wheels does not have known inertial loads that were used as sensitive elements of known centrifugal regulators of the frequency of rotation of wind wheels.

При отсутствии ветра (штиль) вращение ветроколес достигается за счет энергии воздушных потоков перепада атмосферного давления. В этом случае на остановке необходимо зафиксировать с помощью фиксаторов 19 лопасти 8 (9) на максимальный угол атаки и, далее, один конец складного шланга-рукава 14 установить в проходное отверстие, открыв крышку 4. Другой конец складного шланга-рукава 14 следует поднять на высоту не менее 6 метров, например, закрепив его на столбе, дереве и др. Закрыть крышкой 4 узкую часть полого конусообразного флюгера 7, чтобы не было через него подсоса воздуха. При высоте шланга-рукава 6 метров обеспечивается выработка электрической энергии генератором 11 до 15 0…200 вт при полном отсутствии ветра. Если поднять шланг-рукав 14 не представляется возможным, то один его конец можно опустить в кювет или придорожную канаву, а другой конец шланга-рукава 14 установить в проходное отверстие, убрав крышку 4. Приточные потоки воздуха будут выходить из расширяющейся части полого конусообразного флюгера 7 увлекая за собой воздушные потоки диффузора 1, что обеспечивает вращение ветроколес.In the absence of wind (calm), the rotation of the wind wheels is achieved due to the energy of the air flows of the atmospheric pressure difference. In this case, at the stop, it is necessary to fix the blades 8 (9) with the clamps 19 at the maximum angle of attack and, then, install one end of the folding hose-sleeve 14 into the passage opening, opening the cover 4. The other end of the folding hose-sleeve 14 should be raised by a height of at least 6 meters, for example, securing it on a pillar, tree, etc. Cover with a cover 4 a narrow part of a hollow cone-shaped weather vane 7 so that there is no air leakage through it. With a hose-hose height of 6 meters, electric energy is generated by the generator 11 to 15 0 ... 200 W in the complete absence of wind. If it is not possible to raise the hose-sleeve 14, one end can be lowered into a ditch or a roadside ditch, and the other end of the hose-sleeve 14 can be installed in the bore hole by removing the cover 4. The supply air flows from the expanding part of the hollow cone-shaped weather vane 7 entraining the air flows of the diffuser 1, which ensures rotation of the wind wheels.

Высокий КПД электрогенератора 11 постоянного тока достигается тем, что в каждый виток или секцию витков обмоток ротора подключается средняя точка пары последовательно соединенных между собой вращающихся диодов. Катоды всех вращающихся диодов подключены к одному кольцевому вращающемуся токосъемнику «+», а аноды всех этих вращающихся диодов подсоединены к другому кольцевому вращающемуся токосъемнику «-». Подробная электрическая схема подключения вращающихся диодов проиллюстрирована в [3]. Неподвижные выводы вращающихся кольцевых токосъемников подключены к клеммам «+» и «-» электрогенератора 11. Вращающиеся диоды и кольцевые токосъемники эффективно выполняют функцию щеточно-коллекторного узла известных генераторов постоянного тока. Со всех вращающихся витков провода ротора одновременно сразу снимается максимально возможный ток, а не с пары щеток известных генераторов постоянного тока, что повышает КПД такого генератора. Диоды разделяют токи для каждой своей цепи (секции) обмоток ротора свой протекающий ток. На линии горизонтального нейтрального положения витка провода электрического тока нет и потому негативного влияния магнитного поля тока ротора на магнитное поле статора не проявляется. Отсутствие нежелательной, так называемой, реакции тока якоря, в предлагаемом электрогенераторе 11 постоянного тока позволяет подключать параллельно (одновременно) к одной общей нагрузке несколько электрогенераторов 11, например, на стоянке не одного, а группы ветроэлектроавтомобилей, сохраняя высокий КПД их электрогенераторов 11.The high efficiency of the DC generator 11 is achieved by the fact that in each turn or section of the turns of the rotor windings is connected the midpoint of a pair of rotating diodes connected in series. The cathodes of all rotating diodes are connected to one ring rotating current collector "+", and the anodes of all these rotating diodes are connected to another ring rotating current collector "+". A detailed electrical circuit for connecting rotating diodes is illustrated in [3]. The fixed terminals of the rotating ring current collectors are connected to the terminals “+” and “-” of the electric generator 11. The rotating diodes and ring current collectors effectively perform the function of a brush-collector assembly of known DC generators. From all rotating turns of the rotor wire, the maximum possible current is immediately simultaneously removed, and not from a pair of brushes of known DC generators, which increases the efficiency of such a generator. Diodes separate the currents for each of their circuits (sections) of the rotor windings. There is no electric current wire on the horizontal neutral position line of the turn of the coil and therefore there is no negative effect of the magnetic field of the rotor current on the magnetic field of the stator. The absence of an undesirable, so-called, reaction of the armature current in the proposed direct current generator 11 allows you to connect several electric generators 11 in parallel (simultaneously) to one common load, for example, in a parking lot of not one, but a group of wind electric vehicles, while maintaining high efficiency of their electric generators 11.

Для преодоления скользких и буксующих участков автомобильной дороги возможно использование подъемной аэродинамической силы, которая формируется с помощью ветроколес. В этом режиме движения транспортного средства ветроколеса впервые в мировой практике выполняют функцию пропеллера летательного аппарата. Генератор постоянного тока 11 необходимо переключить на режим работы двигателя постоянного тока, используя ранее запасенную электрическую энергию в аккумуляторных батареях. С помощью фиксаторов 19 необходимо зафиксировать лопасти 8 (9) ветроколес для формирования максимального угла атаки и, следовательно, для получения максимальной подъемной аэродинамической силы.To overcome slippery and stalled sections of the road, it is possible to use a lifting aerodynamic force, which is formed with the help of wind wheels. In this mode of movement of the vehicle, the wind wheels for the first time in world practice perform the function of an aircraft propeller. The DC generator 11 must be switched to the operating mode of the DC motor using previously stored electrical energy in the batteries. Using the clamps 19, it is necessary to fix the blades 8 (9) of the wind wheels to form the maximum angle of attack and, therefore, to obtain the maximum lifting aerodynamic force.

Промышленная осуществимость полезной модели обосновывается тем, что в ней использованы известные в аналоге и прототипе узлы и блоки по своему прямому функциональному назначению. В организации-заявителе изготовлена модель ветроэлектроавтомобиля в 2012 году.The industrial feasibility of the utility model is justified by the fact that it uses the nodes and blocks known in the analogue and prototype for their intended purpose. The applicant organization produced a model of a wind-driven vehicle in 2012.

Положительный эффект от использования полезной модели состоит в том, что расширяется в самом широком пределе диапазон использования энергии воздушных потоков ветра от нуля (штиль) до ураганного ветра на автомобильных транспортных средствах путем взаимной компенсации крутящих моментов двух ветроколес, соосно вращающихся в противоположных друг другу направлениях с автоматическим отслеживаем угла атаки их лопастей 8 и 9 в зависимости от скорости их вращения. Кроме того, повышается не менее чем на 30…40% коэффициент использования энергии ветра путем поворота ветроколес флюгером 7 против ветра и высокой чувствительности ветроколес к слабому ветру за счет замены инерционных грузов центробежного регулятора скорости их вращения поворачивающимися подпружиненными лопастями 8 и 9, а также повышается не менее чем на 30…40% КПД электрогенератора постоянного тока за счет использования в обмотках ротора вращающихся спаренных диодов. Предоставляется техническая возможность преодолевать скользкие и буксующие участи дороги автомобильным транспортным средством с помощью подъемной аэродинамической силы, которая формируется ветроколесами как пропеллерами летательного аппарата.The positive effect of using the utility model is that it extends in the widest limit the range of energy use of wind air currents from zero (calm) to hurricane wind on automobile vehicles by mutually compensating the torques of two wind wheels coaxially rotating in opposite directions with automatically monitor the angle of attack of their blades 8 and 9, depending on the speed of their rotation. In addition, the coefficient of wind energy utilization increases by at least 30 ... 40% by turning the wind wheels with a weather vane 7 against the wind and the high sensitivity of the wind wheels to a weak wind by replacing the inertial loads of the centrifugal speed controller with rotating spring-loaded blades 8 and 9, and also increases not less than 30 ... 40% of the efficiency of the DC generator due to the use of rotating paired diodes in the rotor windings. A technical opportunity is provided to overcome slippery and stagnant parts of the road by an automobile vehicle with the help of a lifting aerodynamic force, which is formed by wind wheels as propellers of an aircraft.

Источники информацииInformation sources

1. Патент RU 38314 на полезную модель «Устройство для подзаряда аккумуляторных батарей электротранспортного средства», МПК B60L 8/00, приоритет: 04.03.2004, авторы и патентообладатели: Левин В.М. и Брук Е., (аналог).1. Patent RU 38314 for utility model “Device for recharging batteries of electric vehicles”, IPC B60L 8/00, priority: 04.03.2004, authors and patent holders: Levin V.M. and Brooke E., (analogue).

2. Патент RU 2454334 на изобретение «Электромикроавтобус экологически чистый и безопасный для людей», МПК B60L 8/00, приоритет: 24.05.2010, авторы и патентообладатели: Сердечный А.С., Сердечный А.А., (прототип).2. Patent RU 2454334 for the invention "An electric minibus is environmentally friendly and safe for people", IPC B60L 8/00, priority: 05.24.2010, authors and patent holders: Serdy A.S., Serdy A., (prototype).

3. Патент RU 110420 на полезную модель «Ветроэлектрогенератор постоянного тока», МПК F03D 1/02, приоритет: 16.06.2011, авторы: Ахмедов Т.Х., Кочетов А.С., Смирнов Я.Д., патентообладатель: Межрегиональное общественное учреждение «Институт инженерной физики».3. Patent RU 110420 for utility model “Direct current wind generator”, IPC F03D 1/02, priority: 06/16/2011, authors: Ahmedov T.Kh., Kochetov AS, Smirnov Y.D., patentee: Interregional public Institution "Institute of Engineering Physics".

Claims

A wind-driven electric vehicle containing a cone-shaped free-air diffuser, a wind wheel, a direct current electric generator, characterized in that it contains a folding hose-sleeve and a cone-shaped hollow weather vane, the narrow part of which is made with a through hole for attaching a folding hose-sleeve to the windshield parking lots in the absence of wind , the passage hole is closed by a lid during the movement of the wind turbine, the narrow part of the cone-shaped hollow weather vane is connected to the narrow part of the cone of a free air flow diffuser, a cone-shaped hollow weather vane mounted on the roof of a wind turbine with a vane-turning feature, a cone-shaped air flow diffuser is made of transparent material and its lower part covers the windows of the driver’s cabin of a wind-driven car, the wind wheel is made with a coaxial double direction of rotation which are installed at the inlet of the conical cone of the incoming air flow, the axes of the twin windwheels are connected through bevel gears with a shaft of a direct current generator, the blades of a wind wheel mounted on the spokes with the possibility of their spring-loaded rotation relative to the longitudinal axis of the spoke under the action of centrifugal force in the direction of decreasing the angle of attack, in each winding of the rotor of the direct current generator there is a common connection point of a pair of serial connected to each other rotating diodes, the anodes of which are connected to the rotating ring current collector “-”, and the cathodes of each pair of rotating diodes dow are connected to the rotating ring current collector "+", the stationary terminals of the rotating ring current collectors are connected to the corresponding terminals "-" and "+" of the DC generator.