RU31615U1 - Ветроколесо - Google Patents

Description

2003

МКИ Кл. РОЗД 1/06 РОЗД 5/00 FO3B3/12

Предлагаемая полезная модель относится к ветроустановкам и может быть испольюваиа для получения механической или электрической энергии.

Известны конструкции аналогичного назначения, использующие для ветроколеса листовой упругий материал и предназначенные для того, чтобы упростить и удешевить процесс его изготовления 1,2.

Такие конструкции имеют низкий коэффициент использования энергии ветра и - сложности с подстраиванием геометрических параметров ветроколес в зависимости от силы ветра и воспринимаемой нагрузки.

Наиболее близким по технической сути к заявляемому устройству является выбранное в качестве прототипа «Рабочее колесо двигателя 3, содержащее упругую ленточную лопасть, три участка которой развернуты один относительно другого на 180 и закреплены на трех стержнях (махах) под углом 20, причем стержни и лопасти выполнены из сплавов с памятью формы (ни-11п-юла).

Однако, данной конструкции присущ тот же недостаток: низкий коэффициеи г использования вегра. Это объясняется тем, что технологически сложно полосу металла трижды перезакрутить на (180 хЗ)540 и выполнить точно все крепежные отверстия, что ухудшает балансировку колеса. Жестко зафиксированное число участков полосы, а значит и стержней числом три, обуславливает расположение одной поверхности Мёбиуса между углами только 120 при значительной ее длине по дуге, что уменьшает жесткост i участка лопасти и увеличивает вес конструкции. Кроме того, фиксированное расположение участка лопасти по дуге 120 также фиксирует угол установки (угол атаки плоскостей лопасти под ветер и изменить его не представляется возможным. Кроме того в зонах кренлсния лопасти к стержням образуются

ВЕТРОКОЛЕСО

участки поверхности перпендикулярные направлению ветрового потока, т.е.

не воспринимающие ветровой поток и создающие дополнительную парусность всей конструкции.:

Технические преимущества заявленного объекта по сравнению с известными устройствами заключаются в следующем:

-Использование более трех , т.е. «п независимых лопастей, каждая из которых представляет отрезок ленты, концы которых перекручены на 180 и соединены с соответствующим махом, причем на махах установлены подпружиненные шарниры, позволяющие им изгибаться по направлению ветрового потока и регулировать таким образом число оборотов ветроколеса.

-На ось ветроколеса установлен концентратор ветрового потока в виде конуса или - малое аналогичное ветровое колес-о, установленное на махах с помощью дистанционных втулок, что ; повышает коэффициент использования ветра.

-Уменьшено «лобовое сопротивление ветру и эта часть потока ветра ; направлена в колесо за счет установки на концах лопастей поиоротных пластин, имеющих общую с соответствующими махами ось вращения.

Это делает возможным изменять геометрию ветроколеса в зависимости от силы ветра и подключенной нагрузке и, следовательно, повысить коэффициеп I использования энергии ветра.

Совокупность указанных технических преимуществ заявляемогс ; объекта обеспечит положительный эффект, заключающийся в повышении КПД и снижении стоимости ветроколеса, изготовленного из обычного листового материала.

На (1)иг. 1 изображено ветроколесо во фронтальной плоскости, направленное на встречу потоку ветра, на фиг. 2 - вид с боку, на фиг. 3 изображена часть ветроколеса с установленными поворотными пластинами, а на фиг. 4 - вид А-А на фиг. 3.

г.

Ветроколесо имеет «n, например, четыре лопасти 1, 2, 3, 4, каждая из которых отдельно закреплена на соответствующем махе 5, установленных на оси 6. Махи имеют подпружиненные по направлению ветра шарниры 7, а на оси установлен концентратор ветрового потока в виде конуса 8 или малого аналогичного ветроколеса (на рисунке не показан). На концах лопастей могут устанавлив;; гься поворотные пластины 9 и 10, имеющие е махом (нмцую ось 11, находящуюся в плоскости вращения ветроколеса.

Ветроколесо работает следующим образом, Ветроколесо устанавливается навстречу ветровому потоку «V любым из известных способов. За счет того, что лопасти 1, 2, 3, 4 закручены и их кромки имеют по направлению потока соответствующий угол атаки, приводящий лопасти во вращательной движение относительно оси 6 (фиг. 1). Для использования части ветрового гютока внутри колеса задействован концентратор в форме конуса или дополнительного малого ветроколеса, размещенного на дистанционных втулках на этих же махах 5. При усилении скорое1и ветра начинают изгибаться по направлению вектора силы ветра подпружиненные шарниры 7, что изменяет геометрию ветроколеса и его скорость замедляется. Подпружиненные щарниры могут быть выполнены как в виде упругих стальных пластин, так и в виде -.. или пружин на закручивани Подвижная на щарнирах часть махов может также быть соединенной Hepi дополнительные тяги с центробежным регулятором оборотов (на рисунке i показано), что улучшит управляемость угловой скоростью ветроколеса.

В зонах присоединения концов лопастей к махам имеются участк перпендикулярные направлению ветрового потока, создающее лобов( сопротивление (парусность ) ветру. На фиг. 1 в одной из таких зон значками

О - остриё стрелы, направленное к нам, и в - «хвост стрелы, легмщей «.

нас, показан желательный наклон концов лопастей, чтобы уменьшить сопротивление ветровому потоку и одновременно регулировать (подбират1) угол атаки кромок лопастей. Для этого (см. фиг. 3, 4) вводится дополнительная крутка концов лопастей с помощью поворотных пластин 9 и

10, имеющих общую с махами ось 11. Например, относительно вертикальной оси (см. фиг. 1) верхняя кромка лопасти 1 должна быть

повернута на нас (на смотрящего) , т.е. - 0 , а нижняя - от нас, т.е. . У соседнего конца на этом же махе лопасти 2 картинка обратная: верхнюю кромку следует повернуть от нас @, а нижнюю -нАнас 0. Заданный угол

атаки кромок лопастей фиксируется зажимным винтом, если не используется регулятор, либо концы поворотных пластин тягами соединяются с регулятором оборотов, например, центробежным (на рисунке не показано).

При ударных ветровых нагрузках изгибаются шарниры 7 и сами лопасти 1, 2, 3, 4, что изменяет их геометрию и не происходит при этом резкого динамического удара на электрический генератор, насос или другой вид нагрузки, что повышает надежность устройства в целом.

Принципиальное отличие предлагаемого рещения от известных в том, что из обычного листового материала (металла, пластмассы) можно изготовить на простейшем оборудовании дешевое и эффективное ветроколесо, которое, к тому же, может быть разбор1И51м, легко транспортабельным и быстро возводимом на месте.

Сравнительные испытания ветроколеса из листового металла с наружным диаметром 1500 мм, и суммарной шириной ленты (лопастей) 600 мм, нагруженного на электрический генератор ГСПМ-500, показали неплохие результаты. При скорости ветра 10 м/сек. ветродвигатель сданным колесом обеспечивал выходную мощность 250 Вт, что сравнимо с показателями стандартных ветроколес «пропеллерного типа для такого же диаметра колеса и вида нагрузки.

Промышленное освоение такого рода ветроколес для энергетических установок существенно расширит область их применения.

Источники информации, принятые во ипимание при составлении заявки:

1.Описание изобретения к авторскому св11лс1ельству СССР №868103. МКИ РОЗД 1/06. Ветроколесо.(аналог)

2.Описание изобретения к айторскому свидетельству СССР № 1724923, МКИ РОЗД 5/00. Ротор ветродвигателя.(аналог)

3.Описание изобретения к авторскому свидетельству СССР № 305430, МКИ РОЗД 1/06, РОЗВ 3/12. Рабочее колесо двигателя. (np.ro.-rvo)

Авторы: ff Попов М.А.

to)m052/

Попов Д.А. Попов А.И.

Claims (3)

1. Ветроколесо, использующее энергию текучей среды, содержащее упругую ленточную лопасть, имеющую форму поверхности Мебиуса, соединенную с махами, установленными на валу, отличающееся тем, что введено n лопастей с поверхностью ленты Мебиуса, концы которых имеют одинаковую по направлению закрутку на 180° и соединены с n махами, причем на каждый мах установлен подпружиненный по направлению ветра шарнир, а на ось - концентратор осевого потока ветра в форме конуса.

2. Ветроколесо по п.1, отличающееся тем, что на концах лопастей установлены поворотные пластины, имеющие общую с соответствующим махом ось вращения, причем плоскость их поворота перпендикулярна плоскости ветроколеса, а концы пластин соединены с регулятором оборотов ветроколеса.

3. Ветроколесо по п.1, отличающееся тем, что в качестве концентратора осевого потока ветра использовано аналогичное ветроколесо малых размеров, установленное на махах навстречу потоку ветра с помощью дистанционных втулок.