RU34653U1

RU34653U1 - Ротор "хвост дельфина"

Info

Publication number: RU34653U1
Application number: RU2003124517/20U
Authority: RU
Inventors: А.И. Попов; М.А. Попов; Д.А. Попов
Original assignee: Попов Александр Ильич; Попов Максим Александрович; Попов Денис Александрович
Priority date: 2003-08-07
Filing date: 2003-08-07
Publication date: 2003-12-10

Description

-11 III Ям) mfimm IIIBI ияш iivii я) «ви i B00312AS17

МКИ Кл. F03B 3/12 РОЗД 5/00 РОЗД 1/00 РОЗД 3/00 РОЗД 3/06

РОТОР «хвост ДЕЛЬФИН А

Предлагаемая полезная модель относится к ветрогидроустановкам и может быть использована для получения механической или электрической энергии от потока движущейся среды.

Известны конструкции аналогичного назначения, в т.ч. роторы Кажинского, Угринского 1,2, Савониуса 3,4 с неподвижными лопастями.

Такие конструкции имеют низкий коэффициент использования энергии потока и ограниченный диапазон регулирования их скоростей.

Известны также конструкции с подвижными лопастями, в которых лопасти, движущиеся навстречу потоку, поворачиваются таким способом, чтобы уменьшилось их аэродинамическое торможение 5, 6, 7, 8. В такого рода устройствах участвует в передаче энергии потока только лопасть, идущая, например, по ветру, а остальные лопасти, перемещающиеся поперек ветра и навстречу ветру (потока среды) только тормозят ветроколесо, что также обуславливает их низкий коэффициент использования энергии потока.

Наиболее близким по технической сути к заявляемому устройству является выбранный в качестве прототипа «Ротор ветродвигателя «Хвост дельфина 9, содержащий вал, соединенный с верхним и нижним ободамидисками, между которыми с зазором установлены на своих осях гибкие лопасти. В данном устройстве поток проходит насквозь через все «тело ротора, причем лопасти воспринимающие из вне поток, отклоняются во внутрь ротора, а лопасти воспринимающие поток, прошедший через ротор, отклоняются наружу ротора. Особенность настоящей конструкции в том, что

участвуют в приеме энергии от потока и передаче его через обода-диски на вал, практически, все лопасти ротора, при этом каждая лопасть отклоняется на определенный угол в зависимости от скорости потока и ее пространственного положения на ободе-диске в конкретный момент времени.

Однако, прототипу присущи те же недостатки: недостаточно высокий коэффициент использования ветра и ограниченный диапазон регулирования скоростей, определяемый заданной гибкостью (упругостью) неподвижно закрепленных лопастей «Узким местом данного устройства является также использование гибких лопастей (пластин), который испытывают «перегиб изгибные моменты противоположных знаков за каждый оборот ротора, что приводит их к быстрому механическому излому и выходу в целом устройства из строя.

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

-Использованы жесткие лопасти, вращающиеся на своих втулках, соединенными с пружинами противоположной крутки («левое и «правое закручивание), которые присоединены к механизму натяжения пружин. Это позволило исключить излом лопастей и позволило регулировать их «жесткость, т.е угол отклонения, в зависимости от скорости потока.

-Применен простой механизм натяжения пружин разного знака крутки, состоящий из верхнего и нижнего шкивов с общей втулкой, свободно вращающейся на валу и соединенных гибкими связями соответственно с верхними и нижними шкивами на осях лопастей непосредственно или с помощью дополнительных роликов, изменяющих направление вращения. Натяжитель пружин разного знака закручивания может устанавливаться вручную на ожидаемую скорость потока или управляться, например, от центробежного регулятора.

Это позволяет повысить коэффициент использования энергии потока и дает возможность регулировать обороты ротора, что особенно важно при соединении его с генератором, вырабатывающем стабильную частоту.

На фиг. 1 изображен Ротор «Хвост дельфина, вид сверху со снятым верхним ободом-диском, на фиг. 2 - схема изменения направления закрзд1ивания для нижних пружин, а на фиг. 3 - фронтальный разрез устройства по его диаметру.

Ротор содержит центральный вал 1, соединенный с верхним ободомдиском 2 и с нижним ободом-диском 3, между которым закреплены оси 4, а на последних вращаются втулки 5, лопастей 6, 7 и других лопастей. Верхние и нижние концы втулок лопастей соединены соответственно с началом верхней пружины 8 и началом нижней пружины 9 противоположного знака крутки, а концы этих пружин подключены к верхнему шкиву 10 и нижнему шкиву 11, свободно вращающихся на осях лопастей. Шкивы пружин лопастей соединены гибкими связями 12, 13 соответственно с верхними и нижними шкивами 14, 15, которые прикреплены к втулке 16 натяжителя, свободно вращающейся на валу. На втулке установлены винты 17 для ручной установки угла закручивания пружин посредством фиксации втулки натяжителя на валу. Для изменения направления движения нижних гибких связей и, соответственно, нижних шкивов, закручивающих пружины в обратном направлении, использованы дополнительные роликоопоры 18. Натяжитель пружин противоположной крутки, состоящий из перечисленных узлов 14, 15, 16, 17 может быть соединен с регулятором оборотов, например, центробежным, устанавливаемым на валу выше верхнего обода-диска (на фиг. не показан).

Ротор «Хвост дельфина работает следующим образом. В нейтральном положении при отсутствии потока среды каждая лопасть одинаково поджата (закручена) верхними и нижними пружинами 8 и 9 в противоположных направлениях, т.е. уравновешена, и ротор представляет собой усеченную бочку-многогранник, стороны которого образованы лопастями.

3SMb W I

Поток движущейся среды, например, ветер по направлению «V, перемещающийся справа-налево, (фиг. 1, фиг. 3) отклоняет все лопасти от их нейтрального положения на разный угол. Лопасти, первыми воспринимающие ветер по его направлению движения, отклоняются вовнутрь ротора, а лопасти, воспринимающие ветер, уже прошедший через ротор, отклоняются наружу, т.е. во вне обода ротора, при этом наибольшее отклонение имеют в данный момент лопасти 6 и 7, находящиеся в диаметральной плоскости. Изменение направления ветра не влияет на работу устройства, поэтому он не нуждается в дополнительных агрегатах для установки его на ветер.

При очень слабом ветре и жестких пружинах лопасти могут сложиться в бочку-многогранник, причем вращение ротора остановится. И наоборот, при очень сильном ветре и мягких (слабых пружинах) часть лопастей может установиться по направлению (параллельно) вектору скорости ветра и эффективность отбора энергии потока снизится.

Оптимальное регулирование силы сопротивления лопастей под имеюшуюся в данное время скорость ветра осуществляется натяжением пружин. При ручной установке (фиг. 3) поворачивают втулку 16 натяжителя пружин, при этом ее верхний и нижний шкивы 14, 15 движутся в одинаковом угловом направлении, причем верхний шкив 14 посредством гибкой тяги 12 поворачивает шкивы 10, которые подкручивают пружины 8 в одном угловом направлении (фиг. 1), а нижний шкив 15 посредством гибкой тяги 13 и дополнительных роликоопор 18 (см. фиг.2) поворачивают нижние щкивы 11, подкручивающие пружины 9 лопастей, в противоположном угловом направлении. Таким образом, жесткость пружин и, соответственно, лопастей усиливается или уменьшается одинаково для противоположных направлений. Установленное угловое положение втулки 16 фиксируются винтами 17. При автоматической установке жесткости пружин и, соответственно, лопастей винты 17 не используются, а степень закручивания втулки 16 натяжителя устанавливается центробежным регулятором оборотов

(на рисунке не показан), В качестве шкивов могут быть использованы также зубчатые шестеренки, а в качестве гибких связей - цепи или зубчатые ременные передачи, что улучшит позиционирование лопастей в пространстве относительно образуюш,ей корпуса бочки-многогранника.

Для улучшения аэродинамического качества лопастей и с целью повышения КПД ветрогидроустановки лопасти выполнены виде аэропрофиля крыла самолета для дозвуковых скоростей.

Принципиальное отличие предлагаемого решения от известных в том, что сравнительно простыми приемами можно значительно улучшить параметры известных роторных двигателей, работаюпдих от потока какойлибо среды, повысив их коэффициент полезного действия и расширив диапазон регулирования в функции скорости движения потока.

Испытание макета предлагаемого устройства из 12 лопастей высотой 200 мм, диаметром 150 мм в сравнении с макетами типовых роторов Савониуса и Угринского аналогичных размеров подтвердили преимуш;ество предлагаемого изобретения, описанные выше.

Учитывая невысокую стоимость изготовления, простоту подстройки регулирования оборотов под имеюшуюся в данный момент скорость ветра и, как следствие, получение стабильной частоты от подключаемой нагрузки к роторам (электрический генератор, насос и т.п.), следует ожидать широкого применения данного устройства на мошности 0,1...3,0 кВт в отдаленных регионах, лишенных централизованного энергоснабжения.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:

1.Б.В. Кажинский. Свободнопоточные гидроэлектростанции малой мощности. Под редакцией Берга, вып. 57, М., 1950, стр. 31: Роторная турбина системы Кажинского Б.В.

2.Там же, стр. 33: Роторная турбина системы Угринского.

4.Описание изобретения к авторскому свидетельству СССР № 1612109 кл.РОЗД 7/06. Ротор ветродвигателя (аналог).

5.Описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №992800, кл.РОЗД 3/00. Ротор ветродвигателя (аналог).

6.Описание изобретения к авторскому свидетельству СССР № 1017814, кл.РОЗД 3/00 Карусельное ветроколесо. (аналог)

7.Описание изобретения кавторскому свидетельству СССР №1663226, кл.РОЗД 3/06. Ветродвигатель (аналог).

8.Свидетельство на полезную модель РФ №124, кл. РОЗД 3/00. Ветродвигатель (аналог).

9.Описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №1650948, кл.РОЗД 3/00. Ротор ветродвигателя «Хвост дельфина (прототип).

Авторы:X, ,, Попов А.И.

.

Попов М.А. Vi Попов Д.А.

Claims

1. Ротор “Хвост дельфина”, содержащий вал, соединенный с ободами-дисками, между которыми установлены по их периферии оси с лопастями, отличающийся тем, что лопасти снабжены втулками, размещенными на осях, верхние и нижние концы втулок лопастей соединены, соответственно, с началом верхней и началом нижней пружин на закручивание, а концы этих пружины также соединены с верхними и нижними шкивами, свободно вращающимися на осях и подключенными к механизму натяжения пружин, причем верхние и нижние пружины выполнены с противоположной круткой.

2. Ротор типа “Хвост дельфина” по п.1, отличающийся тем, что механизм натяжения пружин состоит из верхнего и нижнего шкивов с общей втулкой, свободно вращающейся на валу, и соединенных гибкими связями, соответственно, с верхними и нижними шкивами на осях лопастей, причем гибкие связи подключены к регулятору оборотов.

3. Ротор “Хвост дельфина” по пп.1 и 2, отличающийся тем, что гибкие связи одного уровня (например, верхнего уровня) охватывают верхний шкив вала по части окружности за его осью вращения, а гибкие связи другого нижнего уровня охватывают нижний шкив вала с помощью дополнительных роликов по части окружности до его оси вращения.

4. Ротор “Хвост дельфина” по п.1, отличающийся тем, что лопасти выполнены виде аэропрофиля крыла самолета.