RU2307950C1 - Ветродвигатель - Google Patents
Ветродвигатель Download PDFInfo
- Publication number
- RU2307950C1 RU2307950C1 RU2006126846/06A RU2006126846A RU2307950C1 RU 2307950 C1 RU2307950 C1 RU 2307950C1 RU 2006126846/06 A RU2006126846/06 A RU 2006126846/06A RU 2006126846 A RU2006126846 A RU 2006126846A RU 2307950 C1 RU2307950 C1 RU 2307950C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- masts
- wind
- vertical shaft
- sails
- sail
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction
Abstract
Изобретение относится к ветроэнергетике и касается ветродвигателей с вертикальной осью вращения. Ветродвигатель содержит преобразователь вращения, вращаемый парусными ветродвижителями, смонтированными на вертикальном валу и состоящими из горизонтальных мачт с соединенными с возможностью поворота верхней частью парусами. Мачты сгруппированы в ряды по высоте вертикального вала с количеством мачт в каждом ряду не менее трех. Высота каждого паруса не превышает его ширины. Величина закрывания парусов отрегулирована через поводки тяговым устройством автоматически в зависимости от скорости ветра. Также через дополнительные поводки дополнительным тяговым устройством автоматически в зависимости от скорости ветра отрегулирована величина открывания парусов, расположенных на одном или нескольких рядах мачт. Тяговые устройства могут быть выполнены в виде вращающихся с вертикальным валом втулок с центробежными грузами, соединенными с соответствующими поводками и регулирующими ими соответственно величину закрывания и открывания паруса в зависимости от скорости вращения вертикального вала. Конструкция ветродвигателя проста и позволяет эффективно работать независимо от скорости и порывов ветра, региона и места использования, в том числе и на подвижных объектах. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к ветроэнергетике и касается ветродвигателей с вертикальной осью вращения.
Известен «Ветродвигатель» (RU №2059877, F03D 1/00, 10.05.1996), содержащий установленное на вертикальном валу ветроколесо с махами, на периферии которых размещены раскладные прямоугольные лопасти, снабженные ограничителями, генератор, кинематически связанный с ветроколесом, при этом ветродвигатель снабжен установленными на периферии махов Т-образными стойками, а ограничители выполнены в виде гибких связей, одни концы которых связаны со стойками, а другие - с соответствующими вершинами лопастей.
Недостатками данной конструкции являются:
- узкий диапазон режимов работы, так как отсутствует возможность регулирования величины открывания и закрывания в зависимости от скорости ветра;
- низкая надежность, так как нет защиты от сильных порывов ветра.
Известен также «Ветряной двигатель» (RU №2231683, F03D 3/06, 27.06.2002), содержащий корпус, шарнирно прикрепленные к корпусу экраны, при этом корпус выполнен в виде рамки с возможностью вращения на мачте, а прикрепленные с возможностью вращения к рамке экраны выполнены в виде горизонтально расположенных планок, также прикрепленных шарнирно к вертикальной штанге, и один из концов которой, изготовленный в виде ползуна, находится в направляющей в виде дискового кулака, посаженного на ось с возможностью вращения относительно нее, а к дисковому кулаку прикреплено поворотное крыло.
Недостатками данной конструкции являются:
- узкий диапазон режимов работы, так как отсутствует возможность регулирования величины открывания и закрывания в зависимости от скорости ветра, особенно от резких перепадов, в процессе работы;
- сложность конструкции, так как большое количество сопрягаемых деталей влияет на работоспособность конструкции.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является «Ветряная электростанция парусная - 2» (RU №2114317, F03D 3/06, 27.06.1998), содержащая тихоходный электрогенератор, вращаемый четырехпарусными ветродвижителями, смонтированными на одном гибком валу, состоящем из четырех тросов, связанных с подшипником, закрепленном на горизонтальном тросе, натянутом между двумя мачтами, причем каждый ветродвижитель состоит из крестовины, изготовленной из двух стальных стержней и четырех парусов, причем эти стержни пропущены между тросами вала, образующими крестовину, посередине каждого стержня приварены два отрезка железной проволоки так, что они перпендикулярны друг другу и самому стержню, гибкий вал сжимается зажимами - один над стержнем, а другой под ним, паруса закрепляются на крестовине, каждый парус удерживается на ветру в вертикальном положении с помощь регулируемых по длине поводков, концы поводков привязывают к кольцу, все четыре кольца размещаются посередине между двумя соседними шайбами на растяжках, для остановки вращения предусмотрен шнур, привязанный к нижней кромке паруса, шнур через кольцо пропускается через одно из четырех колец на верхней малой крестовине, при натяжении всех шнуров все паруса займут горизонтальное положение и вал остановится.
Недостатками данной конструкции являются:
- узкий диапазон режимов эффективной работы, так как отсутствует возможность регулирования величины открывания и закрывания парусов в зависимости от скорости ветра в процессе работы;
- низкая надежность, так как нет защиты от сильных порывов ветра;
- количество парусов и их рядность не всегда оптимальны для различных регионов с отличающимися характеристиками розы ветров;
- сложность применения в ограниченном пространстве, так как требует пространства для натяжения тросов.
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание оптимальной и простой конструкции с защитой от сильных порывов ветра, сохраняющей свою работоспособность и эффективность вне зависимости от скорости ветра, региона и места использования, в том числе и на подвижных объектах.
Техническая задача решается ветродвигателем, включающим преобразователь вращения, вращаемый парусными ветродвижителями, смонтированными на одном вертикальном валу и состоящими из горизонтальных мачт с соединенными с возможностью поворота верхней частью парусами, величина закрывания которых отрегулирована через поводки тяговым устройством.
Новым является то, что мачты сгруппированы в ряды по высоте вертикального вала с количеством мачт в каждом ряду не менее трех, а высота каждого паруса не превышает его ширины, при этом величина закрывания парусов отрегулирована через поводки тяговым устройством автоматически в зависимости от скорости ветра, причем также отрегулирована через дополнительные поводки дополнительным тяговым устройством автоматически в зависимости от скорости ветра величина открывания парусов, расположенных на одном или нескольких рядах мачт, для создания на мачтах с открытыми парусами подъемной силы.
Новым является также то, что тяговое устройство и дополнительное тяговое устройство выполнены в виде вращающихся с вертикальным валом втулок с центробежными грузами, соединенными с соответствующими поводками и регулирующими ими соответственно величину закрывания и открывания паруса в зависимости от скорости вращения вертикального вала.
На Фиг.1 изображена схема ветродвигателя в аксонометрии.
На Фиг.2 изображен разрез А-А мачты с открытом парусом.
На Фиг.3 изображен разрез Б-Б мачты с закрытом парусом.
Ветродвигатель включает преобразователь вращения 1 (см. Фиг.1), вращаемый парусными ветродвижителями 2, смонтированными на одном вертикальном валу 3 и состоящими из горизонтальных мачт 4 с соединенными с возможностью поворота верхней частью парусами 5, величина закрывания которых отрегулирована ограничителем 6 через поводки 7 тяговым устройством 8. Мачты 4 сгруппированы в ряды 9 по высоте вертикального вала 3 с количеством мачт 4 в каждом ряду 9 на менее трех, а высота Н каждого паруса 5 не превышает его ширины L. Величина закрывания парусов 5 отрегулирована через поводки 7 тяговым устройством 8 автоматически в зависимости от скорости ветра. Также отрегулирована упорами 10 через дополнительные поводки 11 дополнительным тяговым устройством 12 автоматически в зависимости от скорости ветра величина открывания парусов 5, расположенных в одном ряду 9 или в нескольких рядах 9 мачт 4, для создания на мачтах 4 с открытыми парусами 5 подъемной силы. Тяговое устройство 8 и дополнительное тяговое устройство 12 выполнены в виде вращающихся с вертикальным валом втулок 13 и 14 с центробежными грузами 15 и 16, соединенными с соответствующими поводками 7, 11 и регулирующими ими соответственно величину закрывания и открывания паруса 5 в зависимости от скорости вращения вертикального вала 3.
Ветродвигатель работает следующим образом.
Под действием ветра паруса 5 (см. Фиг.3), выполненные в виде негнущегося листа (например, натянутое на рамку полотнище или армированное полотнище), на одних мачтах 4 поворачиваются вниз (закрытое состояние) благодаря ограничителю 6 до определенной величины, увеличивают обдуваемую ветром их площадь (парусность) и заставляют мачты 4 с вертикальным валом 3 (см. Фиг.1) поворачиваться. После поворота ветер обдувает эти паруса 5 с противоположной стороны (см. Фиг.2), и паруса 5 поворачиваются вверх (открытое состояние) до упора 10, уменьшая площадь обдува ветром, а на противоположных от вертикальной оси мачтах паруса 5 переходят в закрытое состояние (см. Фиг.3), обеспечивая разность площадей парусов 5, обдуваемых ветром (парусность) с разных сторон вертикального вала 3 (см. Фиг.1) и, как следствие, его вращение. Причем вращение вертикального вала 3, предающего свою энергию преобразователю вращения 1 (например: генератор, редуктор), обеспечивается независимо от направления ветра, так как ветродвижители 2 переходят из закрытого в открытое состояние и, наоборот, под действием ветра независимо от направления синхронно в противофазе. Очень важно особенно для использования в районах, где преобладают слабые потоки ветра, чтобы высота Н каждого паруса 5 не превышала его ширины L, снижая инерционность паруса 5, так как центр тяжести (на Фиг. не показан) паруса 5 ближе располагается к мачте 4, являющейся осью вращения паруса 5, и, как следствие, требуя меньшую силу ветра, необходимую для поворота паруса 5 из закрытого состояния в открытое и наоборот. Наиболее оптимальным отношением высоты Н каждого паруса 5 к его ширине L из практики является:
Для того чтобы увеличить эффективность работы ветродвигателя без значительного увеличения длин мачт 4, то есть увеличить суммарную площадь парусов 5, мачты 4 сгруппированы в ряды 9 по высоте вертикального вала 3 с количеством горизонтальных мачт 4 в каждом ряду 9 не менее трех. Количество мачт 4 не менее трех в каждом в ряду 9 обеспечивает работоспособность ветродвигателя независимо от направления ветра, причем с увеличением количества мачт 4 в ряду обеспечивается большая стабильность и равномерность вращения вертикального вала 3. На практике оптимальным количеством мачт 4 в ряду 9 является 4÷8 или три в ряду 9, но со смещением по окружности на определенный угол (на Фиг. не показан) одного ряда относительно другого. Наиболее оптимальным является угол смещения одного ряда относительно другого с тремя мачтами 4 в ряду 9, рассчитанный по формуле:
где 120° - угол между двумя ближайшими мачтами для ряда 9 с тремя мачтами 4;
α - угол смещения одного ряда относительно другого с тремя мачтами 4 в ряду 9, °;
N - количество рядов 9, расположенных на вертикальном валу 3.
При этом угол между двумя ближайшими мачтами 4, которые для равномерности работы должны располагаться равномерно в ряду 9, если в ряду 9 более трех мачт 4, определяется по формуле:
где τ - угол между двумя ближайшими мачтами, для ряда 9 с n мачтами 4, °;
360° - угол полной окружности;
n - количество мачт 4, расположенных в одном ряду 9.
Тогда формула для оптимального угла смещения по окружности одного ряда относительно другого будет выглядеть так:
Величина открывания парусов 5 определяется углом β (см. Фиг.2) отклонения его от горизонтальной плоскости и регулируется автоматически дополнительным тяговым устройством 12 (см. Фиг.1), соединенным дополнительными поводками 11 с упорами 10, в зависимости от скорости ветра. На практике угол β (см. Фиг.2) регулировался в пределах 1°-5°, при этом, чем выше скорость ветра, тем больше угол β. В качестве автоматического дополнительного тягового устройства 12 (см. Фиг.1) использовалась втулка 14, закрепленная снизу на вертикальном валу 3, с центробежными грузами 16, которые при увеличении скорости вращения вертикального вала 3 расходятся в стороны и приподнимаются вверх вместе дополнительными поводками 11, соединенными с плечом 10′ (см. Фиг.2) упора 10, опуская второе плечо упора 10 и увеличивая угол β. Наличие угла β позволяет создать подъемную силу на парусе 5, уменьшая осевую и опрокидывающую силу на вертикальный вал 3 (см. Фиг.1), а также при повороте вертикального вала 3 увеличить скорость закрывания паруса 5, который будет переходить в закрытое состояние не только под собственным весом, но и при помощи ветра.
Величина закрывания парусов 5 определяется углом γ (см. Фиг.3) отклонения его от вертикальной плоскости и регулируется автоматически тяговым устройством 8 (см. Фиг.1), соединенным поводками 7 с ограничителями 6, в зависимости от скорости ветра. На практике угол γ (см. Фиг.3) регулировался в пределах 1°-85°, при этом, чем выше скорость ветра, тем больше угол γ. В качестве автоматического тягового устройства 8 (см. Фиг.1) использовалась втулка 13, закрепленная выше втулки 14 на вертикальном валу 3, с центробежными грузами 15, которые при увеличении скорости вращения вертикального вала 3 расходятся в стороны и приподнимаются вверх вместе поводками 7, соединенными с ограничителем 6 (см. Фиг.3), приподнимая его и увеличивая угол γ.
С увеличением скорости ветра скорость вращения вертикального вала 3 (см. Фиг.1) и под действием тяговых устройств 12 и 8 соответственно углы β (см. Фиг.2) и γ (см. Фиг.3) будут увеличиваться, уменьшая разницу в парусности мачт 4 (см. Фиг.1) с открытым (см. Фиг.2) и закрытым (см. Фиг.3) состояниями парусов 5 и, как следствие, уменьшая скорость вращения вертикального вала 3 (см. Фиг.1), предотвращая разрушение всей конструкции ветродвигателя и позволяя ей работать в оптимальном режиме. При сильном ветре парусность мачт с открытым (см. Фиг.2) и закрытым (см. Фиг.3) состояниями парусов 5 выравнивается и вращение вертикального вала 3 (см. Фиг.1) прекращается.
Для исключения рывков вращения вертикального вала 3 тяговые устройства 8 и 12 выполнены с возможностью:
во-первых, автоматической фиксации в положении максимальных β (см. Фиг.2) и γ (см. Фиг.3) с возможностью контролируемого их уменьшения (например, в ручном режиме при помощи регулируемых фиксаторов положения), при использовании ветродвигателя в регионах с сильными ветрами и на подвижных объектах;
во-вторых, инерционного возвращения в исходное состояние, то есть с определенной задержкой времени (определяется практически, например: при помощи пневматических амортизаторов), при использовании ветродвигателя в регионах с сильными короткими порывами ветра.
Конструкция предлагаемого ветродвигателя проста и позволяет эффективно работать независимо от скорости и порывов ветра, региона и места использования, в том числе и на подвижных объектах.
Claims (2)
1. Ветродвигатель, включающий преобразователь вращения, вращаемый парусными ветродвижителями, смонтированными на одном вертикальном валу и состоящими из горизонтальных мачт с соединенными с возможностью поворота верхней частью парусами, величина закрывания которых отрегулирована через поводки тяговым устройством, отличающийся тем, что мачты сгруппированы в ряды по высоте вертикального вала, с количеством мачт в каждом ряду не менее трех, а высота каждого паруса не превышает его ширины, при этом величина закрывания парусов отрегулирована через поводки тяговым устройством автоматически в зависимости от скорости ветра, причем также отрегулирована через дополнительные поводки дополнительным тяговым устройством автоматически в зависимости от скорости ветра величина открывания парусов, расположенных на одном или нескольких рядах мачт, для создания на мачтах с открытыми парусами подъемной силы.
2. Ветродвигатель по п.1, отличающийся тем, что тяговое устройство и дополнительное тяговое устройство выполнены в виде вращающихся с вертикальным валом втулок с центробежными грузами, соединенными с соответствующими поводками и регулирующими ими, соответственно, величину закрывания и открывания паруса в зависимости от скорости вращения вертикального вала.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006126846/06A RU2307950C1 (ru) | 2006-07-24 | 2006-07-24 | Ветродвигатель |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006126846/06A RU2307950C1 (ru) | 2006-07-24 | 2006-07-24 | Ветродвигатель |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2307950C1 true RU2307950C1 (ru) | 2007-10-10 |
Family
ID=38952949
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006126846/06A RU2307950C1 (ru) | 2006-07-24 | 2006-07-24 | Ветродвигатель |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2307950C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2753783C1 (ru) * | 2021-01-25 | 2021-08-23 | Павел Иванович Шатров | Парусная ветровая установка |
-
2006
- 2006-07-24 RU RU2006126846/06A patent/RU2307950C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2753783C1 (ru) * | 2021-01-25 | 2021-08-23 | Павел Иванович Шатров | Парусная ветровая установка |
WO2022159006A1 (ru) * | 2021-01-25 | 2022-07-28 | Юрий Дмитриевич ШАТРОВ | Парусная ветровая установка |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100347439C (zh) | 涡轮机装置和方法 | |
US4496283A (en) | Wind turbine | |
US4545729A (en) | Wind turbine apparatus | |
DE3234170A1 (de) | Windkraftanlage mit mindestens einem um eine drehachse drehbaren fluegel | |
EP0047295A1 (en) | Wind turbine and method for power generation | |
RU2392490C1 (ru) | Ветросиловая установка (всу) карусельного типа с циклично плавно крутящимися, в противофазе ротору, симметричными лопастями | |
WO2019205421A1 (zh) | 功率可调式立轴风力发电机 | |
GB1599653A (en) | Form of windmill | |
KR20230003259A (ko) | 부유식 풍력발전 설비(floating wind power generator unit) | |
RU2307950C1 (ru) | Ветродвигатель | |
KR101440810B1 (ko) | 바람 유입량 조절 기능을 가지는 풍력 발전장치 | |
CN103527410A (zh) | 万向风帆机 | |
DE10301922B3 (de) | Windkraftanlage mit vertikaler Rotorachse | |
EP3303831B1 (en) | Rotary converter of wind energy with a vertical axis of rotation | |
CN218439611U (zh) | 一种抗风型垂直轴风力发电设备 | |
RU107554U1 (ru) | Ветродвигатель | |
RU2810877C1 (ru) | Ветротурбинная система на основе аэродинамического сопротивления с регулируемыми лопастями | |
DE102011014009B4 (de) | Turmwindkraftanlage mit einer vertikalen Rotationsachse, ausgerüstet mit einer kombinierten Flügelkonstruktion, die aus Widerstandsflügeln und senkrecht angebrachten Auftriebsflügeln besteht, wobei eine etagenweise am Turm erzeugte Windkanalwirkung zur Ablenkung einer kinetischen Windenergie genutzt wird | |
RU140849U1 (ru) | Ветродвигатель | |
SK992020A3 (sk) | Sklopná pásová turbína | |
RU2230932C1 (ru) | Ветроэнергетическая установка (варианты) | |
CN117307401A (zh) | 一种可自动转向的连续捕捉风能装置 | |
RU2550993C2 (ru) | Ветродвигатель | |
CN117823329A (zh) | 一种抗风型垂直轴风力发电设备 | |
KR20220133241A (ko) | 블레이드를 조정할 수 있는 드래그 겸 리프트 기반 풍력 터빈 시스템 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080725 |